Obstajata dva glavna razreda predpomnilnika, predpomnilnik za branje in predpomnilnik za pisanje. Predpomnilnik za branje je orodje, ki omogoča hiter dostop do podatkov, do katerih bi drugače težko dostopali. Zapisovalni predpomnilnik je orodje, ki ponuja iluzijo hitrih zapisovalnih hitrosti, pri čemer uporabniku na splošno skrije pravo nizko hitrost pomnilniške naprave.
Struktura predpomnilnika
Običajno je predpomnilnik shranjen eno pomnilniško raven nižje od dejanskih podatkov. Vendar se lahko podatki iz enega predpomnilnika dodatno shranijo v naslednji pomnilniški sloj. Obstajajo štiri ravni pomnilnika, pri čemer je predpomnilnik/registri CPU najnižja in najhitrejša raven, arhivsko shranjevanje pa najvišja in najpočasnejša raven. Najnižje do najvišje ravni so predpomnilnik/registri CPU, sistemski RAM, shranjevalni pogoni in arhivska shramba.
Vsak korak navzdol po pomnilniških ravneh ponuja večjo hitrost dostopa, vendar zmanjšano zmogljivost. Večina domačih uporabnikov ima v resničnem svetu samo najnižje tri ravni shranjevanja. Arhivsko shranjevanje se na splošno nanaša na tračno shranjevanje, namenjeno dolgoročnemu shranjevanju in shranjevanju brez povezave. Arhivsko shranjevanje se lahko nanaša tudi na uporabo optičnih ali drugih standardnih medijev za shranjevanje, ki so bili odstranjeni iz naprav in so shranjeni brez povezave. Ti primeri so veliko bolj verjetno, da jih najdemo doma, vendar še vedno niso tako pogosti.
Opomba: Shranjevanje v oblaku bi do neke mere lahko obravnavali kot različico arhivskega shranjevanja. Zelo veliko je na spletu, vendar ni nujno, da je dostopen takoj in je na splošno počasen za dostop. Izmenljivi mediji, kot je pomnilnik USB, prav tako nekoliko presegajo mejo med pomnilniškim pogonom in arhivskim pomnilnikom.
Vrste diskovnega predpomnilnika
Predpomnilnik diska se nanaša na kateri koli predpomnilnik na "disku", to je na pogone za shranjevanje, kot so SSD in HDD. Obstajajo tri vrste diskovnega predpomnilnika. Bralni predpomnilnik bi vključeval začasno kopiranje nekaterih podatkov iz arhivskega prostora za hitrejši dostop, ko je to potrebno. Zapisovalni predpomnilnik je lahko v obliki predpomnilnika SLC na SSD. V/I predpomnilnik bi bil na splošno nekaj bliskovnega pomnilnika ali DRAM-a, ki se uporablja za predpomnilnik tako branja kot pisanja. Glavna značilnost vseh teh je, da je predpomnilnik na samem disku.
Preberi predpomnilnik diska
Različica diskovnega predpomnilnika za branje je verjetno najmanj uporabljena vrsta diskovnega predpomnilnika. Arhivska hramba je po sami definiciji redko potrebna. Podatke je mogoče prebrati tudi neposredno iz arhivskega medija. Problem je hitrost. Čas dostopa je počasen, saj so podatki brez povezave, kar zahteva identifikacijo in povezavo ustrezne pomnilniške naprave. Hitrosti branja so odvisne od arhivskega medija, vendar bodo na splošno zadostovale za večino primerov. Vendar morda ni idealen za visoke zahteve glede pasovne širine, kot je ogled videa v visoki ločljivosti. V teh scenarijih se lahko predpomnilnik diska za branje uporabi za predpomnilnik kopije video datoteke na medij za shranjevanje, ki jo lahko predvaja v realnem času.
Zapiši predpomnilnik diska
Sodobni diski SSD so bliskovito hitri in ponujajo neverjetno visoke hitrosti branja in pisanja. Morda se ne zavedate, da to tehnično ni res. Večina SSD-jev na trgu je TLC, imenovanih troslojne celice. To pomeni, da lahko vsaka pomnilniška celica shrani tri bite podatkov. Čeprav to ponuja trikrat večjo gostoto shranjevanja kot neobdelane SLC (enoplastne celice) z enim bitom na celico, je tudi veliko počasnejši.
Nasvet: TLC bliskavica je še vedno hitra. Je velikokrat hitrejši od najvišje pasovne širine vodila SATA 3, ki ga uporabljajo trdi diski in zgodnji diski SSD. QLC flash ali Quad Level Cells so celo počasnejši, pri nekaterih testih dejansko delujejo počasneje kot trdi diski.
Predpomnilnik SLC je bil izumljen, da bi uporabniku skrili počasne hitrosti zapisovanja. Predpomnilnik SLC preprosto obravnava bliskavico TLC kot bliskavico SLC, kar ji omogoča delovanje pri višjih hitrostih. Podatki, zapisani v predpomnilnik SLC, se nato interno kopirajo v format TLC tako hitro, kot to dovoljuje hitrost zapisovanja. Ta tehnika deluje odlično, saj ponuja vse večje hitrosti, zaradi katerih je bil potreben razvoj novih, hitrejših standardov.
Predpomnilniki SLC pa imajo nekaj opozoril. Velikost predpomnilnika SLC je 1/3 preostalega prostega prostora na SSD. Ko se SSD polni, se velikost predpomnilnika SLC zmanjša. To ni tako velika težava na velikih praznih diskih, vendar je lahko na manjšem ali skoraj zmogljivem SSD. Ko je predpomnilnik SLC napolnjen, uporabnik opazi, da se hitrost pisanja dramatično zmanjša, ko je izpostavljen pristni hitrosti pisanja TLC.
Opomba: Tehnično gledano, če se bodo podatki v prihodnosti zapisovali na arhivski medij, bi lahko kateri koli shranjevalni disk obravnavali kot zapisovalni predpomnilnik za arhivski medij. Vendar tega pomena na splošno ne bi prevzeli.
V/I predpomnilnik diska
Trdi diski so na splošno precej počasni, tudi pri optimalni delovni obremenitvi. Da bi to čim bolj skrili pred uporabnikom, lahko uporabite V/I predpomnilnik. V/I predpomnilnik po potrebi predpomni operacije branja in pisanja. Ta predpomnilnik je običajno sestavljen iz pomnilnika Flash ali DRAM v samem pogonu. Zmogljivosti so na splošno nizke, čeprav razred SSHD ali Solid State Hybrid Drive, ki vključuje pomnilnik Flash, ponuja precejšnje zmogljivosti, čeprav niso primerljive s sodobnimi zmogljivostmi SSD.
Predpomnjenje branja pomeni, da trdemu disku ni treba najti in nato prebrati podatkov. To lahko ponudi odlične prednosti zmogljivosti, vendar le pri naslednjih operacijah branja. Prvo branje je vedno počasno. Predpomnjenje pisanja pomeni, da se majhne operacije pisanja lahko absorbirajo v predpomnilnik in nato zapišejo na dejanski trdi disk tako hitro, kot to dopušča. To ponuja višje hitrosti, vendar opazi velik padec zmogljivosti, če je predpomnilnik kdaj izčrpan.
V/I predpomnilnik mora skrbno uravnotežiti potrebe funkcij branja in pisanja, zlasti kadar je na voljo le majhen predpomnilnik. Večji predpomnilniki nekoliko izničijo to težavo, čeprav lahko robni primeri z velikimi nabori podatkov še vedno preobremenijo bliskovni predpomnilnik največjih SSHD.
Opomba: SSD-ji lahko tehnično uporabljajo svoj vgrajeni DRAM tudi kot V/I predpomnilnik. Vendar se to običajno primarno ali izključno uporablja za shranjevanje tabele prevajanja logičnih v fizične naslove, ki se uporablja za iskanje podatkov na SSD.
Zaključek
Predpomnilnik diska je predpomnilnik, ki obstaja neposredno na shranjevalnem pogonu. Lahko je v obliki predpomnilnika za branje ali pisanje ali V/I predpomnilnika. Predpomnilniki za branje običajno predpomnijo podatke iz počasnejšega arhivskega pomnilnika. Zapisovalni predpomnilniki pred uporabnikom skrijejo počasne hitrosti zapisovanja pomnilniških diskov. V/I predpomnilniki pred uporabnikom skrijejo počasne hitrosti branja in pisanja.
Predpomnilniki so odlična orodja za uporabnost, vendar lahko uporabnikom povzročijo nekaj preglavic, ko so izčrpani. To še posebej velja za dinamične pisalne predpomnilnike, kot je predpomnilnik SLC. Ker netehnični uporabniki morda ne razumejo, zakaj so njihove hitrosti pisanja tako počasne, in jih zato ne morejo popraviti z reševanjem težav z zmogljivostjo.