Есть ли у твёрдотельных накопителей кэш?
Твёрдотельные накопители являются дополнением к обычным компьютерным жёстким дискам, с которыми пользователи, возможно, уже знакомы. На самом деле, нередко оба этих компонента называются просто жёсткими дисками, и технические энтузиасты могут проводить различия между каждым из них, решая, какие диски лучше всего подходят для разных приложений или сборок ПК.
И жёсткие диски, и твёрдотельные накопители являются устройствами хранения, но способы хранения информации в них разные. Типичные жесткие диски механические, а твердотельные используют флэш-память и не имеют движущихся частей. Есть и некоторые другие факторы, которые отличают эти устройства друг от друга, такие как вес и шумоподавление, скорость и размер.
Из-за этих факторов некоторые пользователи могут задаться вопросом, есть ли у твердотельных накопителей собственный кэш памяти. Мы рассмотрим эту тему в нашей статье ниже. По мере того, как мы будем углубляться в то, что такое кэш и как он работает, мы также объясним, какие могут быть различные типы кэшей.
Кроме того, мы рассмотрим относительную важность кэшей, поскольку они относятся к твердотельным накопителям, и уделим особое внимание тому, оказывают ли кэши на твердотельных накопителях какое-либо положительное влияние на ресурсоемкие задачи, такие как игры.
Есть ли у твердотельных накопителей кэш?
Прежде чем мы перейдем к особенностям кэширования применительно к твердотельным накопителям, нам нужно немного поговорить о том, что такое кэш памяти и как он работает.
Кэш-память — это компонент на основе чипа, который хранит данные, к которым вы можете получить доступ гораздо быстрее, чем если бы ваш компьютер просто искал их на самом жестком диске.
После этого описания вы можете задаться вопросом, не является ли кэш-память просто другим названием оперативной памяти. Эти две вещи связаны, но это не одно и то же.
В большинстве случаев кэш-память будет во много раз быстрее оперативной. Оперативная память находится дальше от центрального процессора, чем ее аналог в кэше, и это означает, что ОЗУ потребуется больше времени для поиска данных и доступа к ним.
Сначала компьютер будет искать временно сохраненные данные в кэше. Если он их там не найдет, то может продолжить проверку оперативной памяти на наличие той же информации.
Кэширование данных осуществляется в некоторой степени автоматически и может зависеть от того, к каким битам данных вы обращаетесь неоднократно.
Как только вы снова и снова обращаетесь к одним и тем же точкам данных, компьютер быстро узнает, к каким вещам вам может потребоваться доступ, и большая часть этой информации затем будет сохранена в кэше.
Возможно, вы слышали об очистке кэша в рамках текущего обслуживания вашего компьютера, при этом удаляются некоторые временные файлы, которые могут засорять или замедлять работу вашей системы.
Кэш-память ограничена и довольно дорога из-за своего размера, поэтому мы не храним всю информацию в файле кэша для быстрого доступа.
Учитывая все вышесказанное, кэш-память для твердотельного накопителя может быть немного сложной. Твердотельные накопители могут сами по себе очень быстро вызывать файлы и информацию, заставляя некоторых пользователей задаваться вопросом, зачем на таких дисках вообще может быть кэш-память.
Хотя это правда, что иногда твердотельный накопитель может считывать и вызывать информацию почти так же быстро, как вы могли бы записывать повторяющиеся данные в кэш, природа работы флэш-памяти в таком накопителе может сама по себе способствовать кэшированию.
В основном кэш, подобный памяти DRAM на твердотельном накопителе, полезен для некоторых задач бухгалтерского учета и упорядочивания информации. С твердотельными накопителями нельзя записывать данные на диск отдельными байтами. Целые блоки данных должны быть удалены или перезаписаны новыми блоками данных.
Хотя для большинства твердотельных накопителей это относительно быстрый процесс, кэш-память помогает ускорить все за счет кэширования запросов компьютера на стирание и запись в блоки памяти. Накопитель может использовать кэш для постановки в очередь нескольких из этих запросов, которые затем он может выполнить за одно задание.
Как работает кэширование на твёрдотельных накопителях?
Кэширование твердотельных накопителей может относиться к двум основным вещам, обе они направлены на достижение разных целей. Первый способ кэширования — это выполнение того, о чем мы упоминали выше, а именно простое хранение данных в таком месте, где накопитель может найти, прочитать и очень быстро передать их вам.
Есть несколько способов, которыми твердотельный накопитель может это сделать, и мы рассмотрим различные методы, имеющиеся в его распоряжении, в более позднем разделе.
Второй способ работы кэширования на твердотельных накопителях несколько отличается от типичных задач, которые мы уже затрагивали. Как сам метод, кэширование твердотельных накопителей обычно относится к определенному процессу, который использует твердотельный накопитель в качестве самого кэша.
Часто это может работать в сочетании с более типичным жестким диском. Если вы являетесь одиночным пользователем, пытающимся получить максимальную отдачу от устройства потребительского класса, кэширование на твердотельных накопителях может быть одним из наиболее экономичных доступных вам вариантов.
Но это противоречит самому твердотельному накопителю. Если вы уже используете твердотельный накопитель в качестве основного средства хранения, кэширование SSD в качестве дополнительного варианта хранения данных на вашем жестком диске может оказаться бесполезным.
Если вы используете твердотельный накопитель в качестве кэша сам по себе, это может значительно ускорить загрузку. Целью здесь было бы повысить общую производительность системы.
То, как это делается на разных накопителях, может зависеть от нескольких факторов, но большинство пользователей должны сразу увидеть заметные улучшения. Кэширование помещает все файлы в своего рода иерархию, которая отправляет наиболее важные или доступные файлы на самый быстрый уровень, перемещая разные файлы на другие уровни ниже этого по мере необходимости.
Наличие кэша на твердотельных накопителях дает компьютеру дополнительное место для поиска данных, к которым пользователь хочет часто обращаться. Наличие этого нового пространства для временного хранения файлов может ускорить операции, в первую очередь потому, что кэш на твердотельных накопителях будет намного быстрее, чем на обычных жестких дисках.
Кроме того, он предоставляет намного больше места для хранения кэшированных файлов таким образом, чтобы они могли быстро попасть в центральный процессор.
Какие существуют различные типы кэша на твёрдотельных накопителях?
Существует три основных типа кэша на твердотельных накопителях:
1. Обходная запись
Кэширование с обходной записью записывает данные непосредственно на само основное устройство, и оно делает это, сначала минуя кэш. Эти же данные в конечном итоге попадут в кэш, но это несколько замедляет процесс перезаписи, поскольку для повышения эффективности он проходит мимо кэша, где хранятся данные.
Преимущество здесь в том, что данные, записанные на накопитель таким образом, не будут возвращаться в кэш до тех пор, пока компьютер не распознает, что они часто используются. Это предотвращает засорение кэша нерелевантными данными.
2. Обратная запись
При обратной записи данные полностью помещаются в кэш твердотельного накопителя. После завершения он отправит копию этих данных на любое основное запоминающее устройство, используемое компьютером.
Если вам нужна низкая задержка, этот тип кэширования подходит для использования. Он предназначен для обеспечения очень быстрых операций как при чтении, так и при записи данных. Это самое быстрое доступное кэширование, но оно представляет некоторый риск для целостности данных в случае сбоя питания, который может привести к их повреждению.
3. Сквозная запись
При сквозной записи данные помещаются одновременно в кэш твердотельных накопителей и в основное хранилище. Это обычное гибридное решение для многих пользователей.
Здесь данные доступны в кэше твердотельного накопителя только после того, как операция записи полностью выполнена для обоих устройств. Возможно, это наиболее распространенный тип кэширования, хотя он работает несколько медленнее, чем другие.
Насколько важен кэш на твёрдотельных накопителях?
Ответ на этот вопрос зависит от того, что вы планируете делать. Для многих больших файлов кэширование, вероятно, не так важно. Это связано с тем, что кэш не будет хранить файлы из-за их размера, или он будет пытаться кэшировать их по одному за раз.
Любой из этих факторов ограничит полезность системы кэширования. Однако, для хранения большого количества файлов данных меньшего размера, к которым вы регулярно обращаетесь, кэширование на твердотельных накопителях может оказаться более выгодным для вас.
Несколько файлов меньшего размера — это объекты, которые система может поставить в очередь для очень быстрого доступа, и даже несколько гигабайт кэшированного хранилища могут обрабатывать множество небольших файлов.
Важен ли кэш на твёрдотельных накопителях для игр?
Да и нет. Если вы уже запускаете игру на самом твердотельном накопителе, то у вас не будет такого частого доступа к жесткому диску, пока программа работает. Это может ограничить эффективность кэширования в игровых целях.
Где вы могли бы заметить наибольшее улучшение, так это во времени загрузки уровней по мере прохождения. Однако фактическая производительность в игре не должна заметно улучшаться.
Заключение
По умолчанию твердотельный накопитель, как правило, намного быстрее своего механического партнера, и компьютер должен иметь достаточно быстрый доступ к хранящимся на нем данным. Кэширование может еще больше ускорить этот процесс, добавив множество файлов, к которым пользователям необходим регулярный доступ.
Используемые типы кэширования могут влиять на общую скорость и улучшения производительности, которые вы видите, и есть некоторые операции, которые могут не выиграть от кэширования. Однако любой отдельный тип кэширования представляет собой чрезвычайно эффективный способ доступа к данным, иногда за пару секунд.