Ir divas galvenās kešatmiņas klases: lasīšanas kešatmiņa un rakstīšanas kešatmiņa. Lasīšanas kešatmiņa ir rīks, kas nodrošina ātru piekļuvi datiem, kuriem citādi būtu lēna piekļuve. Rakstīšanas kešatmiņa ir rīks, kas piedāvā ilūziju par ātru rakstīšanas ātrumu, parasti slēpjot no lietotāja patieso lēno atmiņas ierīces ātrumu.
Kešatmiņas struktūra
Parasti kešatmiņa tiek saglabāta par vienu atmiņas līmeni zemāk nekā faktiskie dati. Tomēr datus no vienas kešatmiņas var vēl vairāk saglabāt kešatmiņā nākamajā atmiņas līmenī. Ir četri atmiņas līmeņi, kur CPU kešatmiņa/reģistri ir zemākais un ātrākais līmenis, un arhīva krātuve ir augstākais un lēnākais līmenis. No zemākā līdz augstākajiem līmeņiem ir CPU kešatmiņa/reģistri, sistēmas RAM, atmiņas diskdziņi un arhīva krātuve.
Katrs solis uz leju atmiņas līmeņos piedāvā palielinātu piekļuves ātrumu, bet samazinātu ietilpību. Lielākajai daļai mājas lietotāju ir tikai trīs zemākie krātuves līmeņi reālajā pasaulē. Arhīva glabāšana parasti attiecas uz lentes krātuvi, kas paredzēta ilgstošai un bezsaistes glabāšanai. Arhīva glabāšana var attiekties arī uz optisko vai citu standarta datu nesēju izmantošanu, kas ir izņemti no ierīcēm un tiek turēti bezsaistē. Šie piemēri ir ievērojami biežāk sastopami mājās, taču tie joprojām nav tik izplatīti.
Piezīme: Zināmā mērā mākoņkrātuvi varētu uzskatīt par arhīva uzglabāšanas variantu. Tas ir ļoti daudz tiešsaistē, bet ne vienmēr ir pieejams nekavējoties, un parasti tam ir lēni piekļūt. Noņemamie datu nesēji, piemēram, USB atmiņa, arī nedaudz pārsniedz robežu starp atmiņas disku un arhīva krātuvi.
Diska kešatmiņas veidi
Diska kešatmiņa attiecas uz jebkuru kešatmiņu “diskā”, tas ir, atmiņas diskdziņiem, piemēram, SSD un HDD. Ir trīs diska kešatmiņas veidi. Lasīšanas kešatmiņa ietver dažu datu īslaicīgu kopēšanu no arhīva krātuves, lai paātrinātu piekļuvi, kamēr tas ir nepieciešams. Rakstīšanas kešatmiņa var būt SLC kešatmiņa SSD. I/O kešatmiņa parasti ir zibatmiņa vai DRAM, ko izmanto gan lasīšanas, gan rakstīšanas darbību kešatmiņai. To visu noteicošā iezīme ir tāda, ka kešatmiņa atrodas pašā diskā.
Izlasiet Diska kešatmiņu
Diska kešatmiņas lasīšanas kešatmiņas versija, iespējams, ir vismazāk izmantotais diska kešatmiņas veids. Arhīva glabāšana pēc tās definīcijas ir reti nepieciešama. Datus var nolasīt arī tieši no arhīva datu nesējiem. Jautājums ir ātrums. Piekļuves laiks ir lēns, jo dati ir bezsaistē, tāpēc ir jāidentificē un jāpievieno piemērota atmiņas ierīce. Lasīšanas ātrums ir atkarīgs no arhīva datu nesēja, taču parasti ar to pietiek vairumam gadījumu. Taču tas var nebūt ideāli piemērots liela joslas platuma prasībām, piemēram, augstas izšķirtspējas video skatīšanai. Šajos scenārijos lasīšanas diska kešatmiņu var izmantot, lai kešatmiņā saglabātu video faila kopiju datu nesējā, kas to var atskaņot reāllaikā.
Ierakstiet diska kešatmiņu
Mūsdienu SSD diski darbojas ātri, piedāvājot neticami ātru lasīšanas un rakstīšanas ātrumu. Tas, ko jūs, iespējams, neapzināsiet, ir tas, ka tā nav tehniski taisnība. Lielākā daļa tirgū esošo SSD ir TLC jeb trīsslāņu šūnas. Tas nozīmē, ka katrā atmiņas šūnā var saglabāt trīs datu bitus. Lai gan tas nodrošina trīs reizes lielāku uzglabāšanas blīvumu nekā neapstrādātām SLC (vienslāņa šūnām) ar vienu bitu katrā šūnā, tas ir arī daudz lēnāks.
Padoms: TLC zibspuldze joprojām ir ātra. Tas ir daudzkārt ātrāks par SATA 3 kopnes maksimālo joslas platumu, ko izmanto HDD un agrīnie SSD. QLC zibspuldze vai četrlīmeņa šūnas darbojas vēl lēnāk, dažos testos faktiski darbojas lēnāk nekā HDD.
SLC kešatmiņa tika izgudrota, lai slēptu no lietotāja lēno rakstīšanas ātrumu. SLC kešatmiņa vienkārši apstrādā TLC zibspuldzi kā SLC zibspuldzi, ļaujot tai darboties ar palielinātu ātrumu. Dati, kas ierakstīti SLC kešatmiņā, pēc tam tiek iekšēji kopēti TLC formātā, cik ātri to atļauj rakstīšanas ātrums. Šis paņēmiens darbojas lieliski, piedāvājot pieaugošus ātrumus, kas radīja nepieciešamību izstrādāt jaunus, ātrākus standartus.
Tomēr SLC kešatmiņām ir daži brīdinājumi. SLC kešatmiņas lielums ir 1/3 no SSD atlikušās brīvās vietas. Kad SSD aizpildās, SLC kešatmiņas lielums samazinās. Tā nav tik liela problēma lieliem tukšiem diskdziņiem, bet tā var būt mazāka vai gandrīz ietilpīga SSD. Kad SLC kešatmiņa ir aizpildīta, lietotājs redz, ka rakstīšanas ātrums dramatiski samazinās, jo tiek pakļauts īstajam TLC rakstīšanas ātrumam.
Piezīme: Tehniski, ja dati nākotnē tiks ierakstīti arhīva datu nesējā, jebkuru uzglabāšanas disku varētu uzskatīt par arhīva datu nesēja rakstīšanas kešatmiņu. Tomēr šī nozīme parasti netiktu pieņemta.
I/O diska kešatmiņa
Cietie diski parasti ir diezgan lēni, pat to optimālajā darba slodzē. Lai palīdzētu to pēc iespējas vairāk slēpt no lietotāja, var izmantot I/O kešatmiņu. I/O kešatmiņa pēc vajadzības saglabā gan lasīšanas, gan rakstīšanas operācijas. Šo kešatmiņu parasti veido vai nu zibatmiņa, vai DRAM pašā diskā. Jaudas parasti ir zemas, lai gan SSHD vai Solid State Hybrid Drive klase, kurā ir zibatmiņa, piedāvā ievērojamākas iespējas, taču tās nav salīdzināmas ar mūsdienu SSD ietilpību.
Lasījumu saglabāšana kešatmiņā nozīmē, ka HDD nav jāatrod un pēc tam jālasa dati. Tas var nodrošināt izcilas veiktspējas priekšrocības, bet tikai turpmākajās lasīšanas darbībās. Pirmais lasījums vienmēr ir lēns. Kešatmiņas saglabāšana nozīmē, ka nelielas rakstīšanas darbības var tikt absorbētas kešatmiņā un pēc tam ierakstītas faktiskajā HDD, cik ātri vien tas ļauj. Tas nodrošina lielāku ātrumu, bet ievērojami samazinās veiktspēja, ja kešatmiņa kādreiz tiek izsmelta.
I/O kešatmiņai ir rūpīgi jāsabalansē gan lasīšanas, gan rakstīšanas funkciju vajadzības, īpaši, ja ir pieejama tikai neliela kešatmiņa. Lielākas kešatmiņas nedaudz novērš šo problēmu, lai gan malas gadījumi ar lielām datu kopām joprojām var pārslogot lielāko SSHD zibatmiņu.
Piezīme: SSD var tehniski izmantot arī iebūvēto DRAM kā I/O kešatmiņu. Tomēr to parasti galvenokārt vai tikai izmanto, lai saglabātu loģiskās un fiziskās adreses tulkošanas tabulu, ko izmanto datu atrašanai SSD.
Secinājums
Diska kešatmiņa ir kešatmiņa, kas atrodas tieši atmiņas diskdzinī. Tas var izpausties kā lasīšanas vai rakstīšanas kešatmiņa vai I/O kešatmiņa. Lasīšanas kešatmiņas parasti kešatmiņā saglabā datus no lēnākas arhīva krātuves. Rakstīšanas kešatmiņas slēpj no lietotāja lēno atmiņas disku rakstīšanas ātrumu. I/O kešatmiņas no lietotāja slēpj gan lēno lasīšanas, gan rakstīšanas ātrumu.
Kešatmiņas ir lieliski lietojamības rīki, taču, ja tās ir iztērētas, tās var izraisīt dažas galvassāpes lietotājiem. Tas jo īpaši attiecas uz dinamiskās rakstīšanas kešatmiņām, piemēram, SLC kešatmiņu. Tā kā netehniskie lietotāji, iespējams, nesaprot, kāpēc viņu rakstīšanas ātrums ir tik lēns, un tāpēc nevar tos novērst, risinot jaudas problēmas.