O que é o cache do disco rígido e o que ele faz?

Os PCs são máquinas complicadas, cheias de dezenas de componentes menores, todos trabalhando juntos. Qualquer pessoa que já trabalhou com hardware de PC está familiarizada com as principais especificações do disco rígido, como capacidade, velocidades de leitura / gravação e velocidades de rotação do prato. No entanto, existe um recurso menos conhecido e frequentemente esquecido que afeta a velocidade e o desempenho do seu disco rígido. O recurso é conhecido como cache do disco rígido. Vamos dar uma olhada rápida no que cache do disco rígido e Cache SSD é, e como funciona.

O que é cache de disco rígido?

O cache do disco rígido geralmente é conhecido como buffer de disco. Com esse nome, seu propósito se torna um pouco c. Ele atua como um espaço de memória temporário enquanto o disco rígido lê e grava dados no armazenamento permanente nos pratos.

Você pode pensar no cache de um disco rígido como sendomemória de acesso aleatório(RAM) que é projetado especificamente para o disco rígido. Os discos rígidos têm microcontroladores integrados que controlam e processam os dados que entram e saem, de maneira semelhante à CPU. O cache funciona em conjunto com o microcontrolador para armazenar a memória à medida que ela é processada.

Você também pode pensar no cache do disco rígido como algo semelhante ao buffer quando se trata de conteúdo de streaming. Todo mundo já lidou com o streaming de um vídeo em uma conexão lenta. O reprodutor de vídeo espera antes ou durante a reprodução para coletar dados para que possa continuar reproduzindo o vídeo com mais suavidade à medida que avança. O cache do disco rígido permite que o disco rígido faça a mesma coisa ao ler e gravar dados.

Como funciona?

Conforme o disco rígido lê e grava dados, ele os retira dos pratos. Muitas vezes, um disco rígido está trabalhando com os mesmos dados repetidamente, uma vez que a pessoa que usa o computador normalmente está trabalhando em uma ou duas tarefas por vez. A unidade de disco rígido (HDD) mantém os dados em seu cache que você ou seus programas estão usando com mais frequência e, mais recentemente, eliminando a necessidade de retirá-los dos pratos cada vez que os dados são necessários. Esta ação acelera o desempenho da unidade.

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Leitura para a frente e para trás

Normalmente, um disco rígido não apenas coleta os dados de que precisa. Ele também lê os dados ao seu redor. Os discos rígidos não são eficientes. Os pratos giratórios e os cabeçotes de leitura / gravação são inerentemente limitados por peças físicas móveis, que são muito mais lentas do que as unidades de estado sólido que não possuem componentes móveis. Portanto, os discos rígidos tentam compensar adivinhando.

Quando um usuário ou um programa solicita dados (me lembra Tron), o disco rígido lê esses dados e os dados ao seu redor do prato e os armazena no buffer. Como há uma probabilidade decente de que os dados ao redor sejam semelhantes, a unidade assume que o usuário ou processo também solicitará os dados ao redor em breve.

Fluxo de dados noturno

Existem várias etapas diferentes para recuperar dados de um disco rígido. Cada um deles leva tempo e raramente são sincronizados. A transferência de dados do disco rígido via SATA geralmente se move muito mais rápido do que a unidade pode ler e gravar dados nos pratos. O buffer de disco é freqüentemente usado para equilibrar esse fluxo de dados e tornar o processo muito mais suave.

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Novamente, os discos rígidos são lentos. Eles são provavelmente a parte mais demorada de qualquer computador por causa de suas peças fisicamente móveis. A gravação de dados costuma ser dolorosa para o usuário.

O cache ajuda a acelerar os processos de gravação de dados, enganando virtualmente o resto do computador. Um disco rígido levará os dados para seu cache e começará a gravá-los. Em vez de esperar para gravar todos os dados nos pratos, o HDD sinaliza ao computador que o fez. O PC ou Mac continua enviando mais dados ou passa para outras tarefas, acreditando que o processo está concluído. De qualquer forma, isso permite que o computador como um todo continue para o próximo evento.

No entanto, há uma desvantagem. Enquanto o disco rígido tenta cumprir sua promessa de gravar os dados, ele pode perdê-los. Se o computador for desligado repentinamente, todos os dados armazenados no cache vai desaparecer. O cache, como a RAM, é um armazenamento volátil.

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Acelerando seu disco rígido

O cache não equivale a um desempenho de drive mais rápido em tarefas únicas diretamente. Não é como se isso estivesse fazendo com que o drive se movesse mais rápido. Ter um buffer de disco, no entanto, permite que um disco rígido execute multitarefas com muito mais eficiência e, provavelmente, isso é algo de que você precisa.

É raro que uma unidade faça apenas uma coisa ou apenas interaja com um processo de cada vez. Os discos rígidos baseados em disco ainda são dispositivos de armazenamento bem conhecidos em PCs modernos. No entanto, as unidades de estado sólido (SSDs) estão gradualmente substituindo essas unidades de disco rígido (HDDs). Mesmo com uma única tarefa, vários programas podem precisar acessar esse armazenamento ao mesmo tempo. Você pode estar trabalhando com dois ou mais arquivos de sua unidade de armazenamento ao mesmo tempo.

Os servidores são outro espaço em que ter cache em discos rígidos é fundamental. Os discos rígidos de servidor sempre farão várias coisas. Pense em um banco de dados por trás de um site. Cada vez que um usuário conclui uma ação que o site deve armazenar ou registrar, o site acessa as informações e as grava no banco de dados. Sempre que alguém acessa esse site, ele o lê do banco de dados. Seria raro que as unidades que armazenam esse banco de dados não executassem várias tarefas simultaneamente.

Cache em SSDs

Os SSDs não são tão lentos quanto os discos rígidos físicos, então eles também precisam de cache? Em suma, eles fazem. Enquanto o cache em discos rígidos se comporta como RAM, o cache em unidades de estado sólido serve como dmemória dinâmica de acesso aleatório(DRAM). É muito mais rápido e acompanha o ritmo dos SSDs.

Mesmo que os SSDs sejam muito mais rápidos do que seus equivalentes baseados em disco, o cache ainda oferece benefícios. As unidades de estado sólido ainda usam o cache para regular a entrada / saída e fornecer acesso de leitura e gravação um pouco mais rápido. Enquanto isso, alguns SSDs não têm DRAM embutido. Ele economiza no consumo de energia, mas força as unidades a compensar de outras maneiras.

Comprando uma unidade

Portanto, o cache obviamente importa. O cache não é tão importante quanto as especificações da unidade primária, mas você ainda deve levá-lo em consideração. Se sua unidade for multitarefa ou funcionar continuamente, como em um servidor ou usada para plataformas de jogos, procure tamanhos de cache maiores. Você verá o maior benefício disso. Os usuários domésticos que procuram uma unidade de armazenamento para uso ocasional não precisam se preocupar tanto com isso. Para SSDs, as águas são um pouco mais turvas, mas ainda vale a pena considerar o cache em seu processo de decisão. Outros fatores podem facilmente ofuscar isso, no entanto.

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