PCs sind komplizierte Maschinen, gefüllt mit Dutzenden kleinerer Komponenten, die alle zusammenarbeiten. Jeder, der mit PC-Hardware gearbeitet hat, ist mit den wichtigsten Festplattenspezifikationen wie Kapazität, Lese-/Schreibgeschwindigkeit und Plattendrehgeschwindigkeit vertraut. Es gibt jedoch eine weniger bekannte und oft übersehene Funktion, die sich auf die Geschwindigkeit und Leistung Ihrer Festplatte auswirkt. Die Funktion wird als Festplatten-Cache bezeichnet. Schauen wir uns kurz an, was Festplatten-Cache und SSD-Cache ist und wie es funktioniert.
Was ist Festplatten-Cache?
Der Festplatten-Cache wird oft als Festplattenpuffer bezeichnet. Durch diesen Namen wird sein Zweck ein wenig c. Es fungiert als temporärer Speicherplatz, während die Festplatte Daten liest und in den permanenten Speicher auf den Platten schreibt.
Sie können sich den Cache einer Festplatte wie einen Arbeitsspeicher (RAM) vorstellen, der speziell für die Festplatte entwickelt wurde. Festplatten haben eingebaute Mikrocontroller, die ein- und ausgehende Daten steuern und verarbeiten, ähnlich wie bei einer CPU. Der Cache arbeitet mit dem Mikrocontroller zusammen, um den Speicher während der Verarbeitung zu speichern.
Sie können sich den Festplatten-Cache auch als etwas Ähnliches wie das Puffern vorstellen, wenn es um das Streamen von Inhalten geht. Jeder hat sich damit beschäftigt, ein Video über eine langsame Verbindung zu streamen. Der Videoplayer wartet vor oder während der Wiedergabe, um Daten zu sammeln, damit er das Video im weiteren Verlauf reibungsloser abspielen kann. Der Festplatten-Cache ermöglicht es einer Festplatte, beim Lesen und Schreiben von Daten dasselbe zu tun.
Wie funktioniert es?
Während die Festplatte Daten liest und schreibt, zieht sie diese von den Platten. Sehr oft arbeitet eine Festplatte immer wieder mit denselben Daten, da die Person, die den Computer benutzt, in der Regel an einer oder zwei Aufgaben gleichzeitig arbeitet. Das Festplattenlaufwerk (HDD) hält Daten in seinem Cache, die Sie oder Ihre Programme am häufigsten verwenden, und macht es in letzter Zeit überflüssig, sie jedes Mal von den Platten zu ziehen, wenn die Daten benötigt werden. Diese Aktion beschleunigt die Leistung des Laufwerks.
Vor- und Nachlesen
Normalerweise nimmt eine Festplatte nicht nur die Daten auf, die sie benötigt. Es liest auch die Daten um ihn herum. Festplatten sind nicht effizient. Die rotierenden Platten und Lese-/Schreibköpfe werden von Natur aus durch physische bewegliche Teile begrenzt, die viel langsamer sind als Solid-State-Laufwerke, die keine beweglichen Komponenten haben. Daher versuchen Festplatten, dies durch Erraten zu kompensieren.
Wenn ein Benutzer oder ein Programm Daten anfordert (erinnert mich an Tron), liest die Festplatte diese Daten und die Daten um sie herum von der Platte und speichert sie alle im Puffer. Da die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass die Umgebungsdaten ähnlich sind, geht das Laufwerk davon aus, dass der Benutzer oder Prozess auch die Umgebungsdaten bald anfordern wird.
Abendlicher Datenfluss
Es gibt eine Reihe verschiedener Schritte, um Daten von einer Festplatte abzurufen. Jeder von ihnen braucht Zeit, und sie werden selten synchronisiert. Das Übertragen von Daten von der Festplatte über SATA geht normalerweise viel schneller, als das Laufwerk Daten auf die Platten lesen und schreiben kann. Der Festplattenpuffer wird oft verwendet, um diesen Datenfluss auszugleichen und den Prozess viel reibungsloser zu gestalten.
Wartezeiten beim Schreiben minimieren
Auch hier sind Festplatten langsam. Sie sind aufgrund ihrer physisch beweglichen Teile wahrscheinlich der zeitaufwendigste Teil eines Computers. Das Schreiben von Daten ist für den Benutzer in der Regel „schmerzhaft“.
Cache hilft, Datenschreibprozesse zu beschleunigen, indem der Rest des Computers virtuell getäuscht wird. Eine Festplatte nimmt Daten in ihren Cache und beginnt mit dem Schreiben. Anstatt darauf zu warten, alle Daten auf die Platten zu schreiben, signalisiert die Festplatte dem Computer, dass dies der Fall ist. Der PC oder Mac sendet entweder weiterhin weitere Daten oder geht zu anderen Aufgaben über und glaubt, dass der Vorgang abgeschlossen ist. In jedem Fall ermöglicht dies dem Computer als Ganzes, mit dem nächsten Ereignis fortzufahren.
Es gibt jedoch einen Nachteil. Während die Festplatte versucht, ihr Versprechen einzulösen, die Daten zu schreiben, kann sie diese verlieren. Wenn der Computer plötzlich ausgeschaltet wird, verschwinden alle im Cache gespeicherten Daten. Cache ist wie RAM ein flüchtiger Speicher.
Beschleunigen Sie Ihre Festplatte
Der Cache entspricht nicht direkt einer schnelleren Laufwerksleistung bei einzelnen Aufgaben. Es ist nicht so, dass der Antrieb dadurch schneller wird. Mit einem Festplattenpuffer kann eine Festplatte jedoch viel effizienter Multitasking betreiben, und die Chancen stehen gut, dass Sie das brauchen werden.
Es kommt selten vor, dass ein Laufwerk nur eine Sache tut oder nur mit einem Prozess gleichzeitig interagiert. Festplattenbasierte Festplatten sind immer noch bekannte Speichergeräte in modernen PCs. Solid-State-Laufwerke (SSDs) ersetzen diese Festplattenlaufwerke (HDDs) jedoch nach und nach. Selbst bei einer einzigen Aufgabe müssen möglicherweise mehrere Programme gleichzeitig auf diesen Speicher zugreifen. Möglicherweise arbeiten Sie gleichzeitig mit zwei oder mehr Dateien von Ihrem Speicherlaufwerk.
Server sind ein weiterer Bereich, in dem Cache in Festplatten kritisch ist. Server-Festplatten werden immer mehrere Dinge tun. Stellen Sie sich eine Datenbank hinter einer Website vor. Jedes Mal, wenn ein Benutzer eine Aktion ausführt, die die Website speichern oder protokollieren muss, greift die Website auf die Informationen zu und schreibt sie in die Datenbank. Jedes Mal, wenn jemand diese Website ansieht, wird sie aus der Datenbank gelesen. Es wäre selten, dass die Laufwerke, auf denen diese Datenbank gespeichert ist, nicht mehrere Aufgaben gleichzeitig ausführen würden.
Cache in SSDs
SSDs sind nicht so langsam wie physische Festplatten, brauchen sie also auch Cache? Kurz gesagt, sie tun es. Während sich der Cache bei Festplatten wie RAM verhält, dient der Cache bei Solid-State-Laufwerken als dynamischer Direktzugriffsspeicher (DRAM). Es ist viel schneller und hält mit den SSDs Schritt.
Obwohl SSDs viel schneller sind als ihre plattenbasierten Gegenstücke, bietet der Cache dennoch Vorteile. Solid-State-Laufwerke verwenden weiterhin Cache, um die Ein-/Ausgabe zu regulieren und einen etwas schnelleren Lese- und Schreibzugriff zu ermöglichen. In der Zwischenzeit haben einige SSDs keinen integrierten DRAM. Es spart Strom, zwingt die Laufwerke aber auf andere Weise zu kompensieren.
Laufwerk kaufen
Cache spielt also offensichtlich eine Rolle. Der Cache ist nicht so wichtig wie die Spezifikationen des primären Laufwerks, aber Sie sollten ihn dennoch berücksichtigen. Wenn Ihr Laufwerk multitaskingfähig ist oder kontinuierlich läuft, wie in einem Server oder für Spieleplattformen, suchen Sie nach größeren Cache-Größen. Sie werden den größten Nutzen daraus ziehen. Heimanwender, die ein Speicherlaufwerk für den gelegentlichen Gebrauch suchen, müssen sich nicht so viele Sorgen machen. Bei SSDs ist das Wasser etwas trüber, aber es lohnt sich dennoch, den Cache in Ihrem Entscheidungsprozess zu berücksichtigen. Andere Faktoren können es jedoch leicht überschatten.
