Кэш буфер что это
Обновлено: 04.07.2024
говорит ли кэш особый вид буфера правильно? Они оба выполняют аналогичные функции, но есть ли какая-то принципиальная разница, которую я упускаю?
из статьи Википедии о буферов данных:
буфер-это область физической памяти, используемая для временного хранения данных при перемещении из одного места в другое
на buffer заканчивается циклическим перебором и удержанием каждого отдельного фрагмента данных, который передается из одного места хранения в другое (например, при использовании кругового буфера при обработке звука). Буфер позволяет как раз то - "буфер" данные до и после текущей позиции в потоке данных.
действительно, есть некоторые общие аспекты буфера и кэша. Однако кэш в общепринятом смысле обычно делает не хранить все данные, когда это перемещается с места на место (т. е. кэш процессора).
цель a cache хранить данные в прозрачном пути, так, что как раз достаточные данные будут кэшированы так, что остальные данные можно перенести без каких-либо штрафных санкций. В этом контексте только кэш "предварительной выборки" небольшой объем данных (в зависимости от скорости передачи, размера кэша и т. д. ).
основное различие заключается в том, что буфер, в конечном итоге провели все данные. И наоборот, кэш может содержать все, некоторые или ни одного из данных (в зависимости от проекта). Однако доступ к кэшу осуществляется так, как если бы вы в первую очередь обращались непосредственно к данным - то, что именно кэшируется, прозрачно для " пользователя" из тайника.
разницу в интерфейс. Когда вы используете кэш для доступа к источнику данных, вы используете его как кэш is источник данных - вы можете получить доступ к каждой части источника данных через кэш, и кэш будет определять, откуда поступают данные (сам кэш или источник). Кэш сам определяет, какие части данных предварительно загружать (обычно только начало, но иногда все), в то время как алгоритм замены кэша in use определяет, что / когда вещи удаляются из кэша. Лучшим примером этого является система, помимо кэш процессора сама по себе, это prefetcher/readahead. Оба загружают части данных, которые, по их мнению, вы будете использовать больше всего в памяти, и вернуться к жесткому диску, если что-то не кэшируется.
наоборот, буфер нельзя использовать мгновенно для того чтобы двинуть ваше положение в потоке данных, если новая деталь уже перемещена в буфер. Для этого потребуется переместить буфер (учитывая, что новое местоположение превышает длину буфера), что фактически потребует "перезапуска" буфера из нового местоположения. Лучшим примером этого является перемещение ползунка в видео Youtube.
еще одним хорошим примером буфера играет звук в Winamp. Так как аудио файлы должны быть декодированы процессором, это занимает некоторое время между тем, когда песня читается в, когда звук обработано, когда он будет отправлен на вашу звуковую карту. Винамп будет буфер некоторые аудио-данные, так что есть достаточно аудио данные уже обработаны, чтобы избежать "зависания" (т. е. процессор всегда готовит звук, который вы услышите в несколько сотен миллисекунд, это не в реальном времени; то, что вы слышите, идет из буфера, что КПУ подготовила в прошлом).
точнее было бы сказать, что кэш-это определенный шаблон использования буфера, который подразумевает многократное использование одних и тех же данных. Большинство применений "буфера" подразумевают, что данные будут истощены или отброшены после одного использования (хотя это не обязательно так), тогда как "кэш" подразумевает, что данные будут повторно использованы несколько раз. Кэширование также часто подразумевает, что данные хранятся в ней также используются одновременно, хотя это не обязательно так (как в pre-fetching и тому подобное), тогда как буферизация подразумевает, что данные хранятся для последующего использования.
существует, конечно, большое совпадение как в реализации, так и в использовании.
одно важное различие между кэшем и буфером:
буфер является частью основной памяти. Они представляют собой структуры, присутствующие и доступные из основной памяти (ОЗУ).
с другой стороны, кэш-это отдельная физическая память в иерархии памяти компьютера.
буфер также иногда называют буферным кэшем. Данное название подчеркивает тот факт, что использование буфера похож на кэша, т. е. для хранения данных. пока разница лежит в контексте его использования.
буферы используются для временного хранения данных, в то время как данные перемещаются из одного объекта в другой. Например: когда видео перемещается из интернета на наш компьютер для отображения буферов используются для хранения кадров видео, которые будут отображаться рядом. ( Это увеличивает QoS, поскольку видео будет работать гладко после успешного процесса буферизации.) Пример: другой пример-сценарий, когда мы записываем данные в наши файлы. Вновь записанные данные не скопировано во вторичную память мгновенно. Внесенные изменения сохраняются в буфере, а затем в соответствии с разработанной политикой, изменения отражаются обратно в файл во вторичной памяти (Жесткий диск).
кэши, с другой стороны, используются между основной памятью и процессорами, чтобы преодолеть разрыв между скоростью выполнения ОЗУ и процессором. Также наиболее часто запрашиваемые данные хранятся в кэше, чтобы уменьшить доступ к оперативной памяти.
Common thing: оба являются промежуточными компонентами хранения данных (программными или аппаратными) между вычислением и "основным" хранилищем.
Говорят ли кеш как особый вид буфера правильно? Они оба выполняют схожие функции, но есть ли какое-то основное различие, которое мне не хватает?
Из статьи Википедии о буферах данных :
буфер - это область физической памяти, используемая для временного хранения данных во время их перемещения из одного места в другое
Через буфер заканчивается на велосипеде через и проведение каждый фрагмент данных , который передается из одного места хранения в другую (например , при использовании циклического буфера в обработке звука). Буфер допускает только это - «буфер» данных до и после вашей текущей позиции в потоке данных.
Действительно, есть некоторые общие аспекты буфера и кеша. Однако в обычном смысле кеш обычно не хранит все данные, когда они перемещаются с места на место (то есть кеш процессора).
Цель кэша - хранить данные прозрачным образом, чтобы кэшировалось достаточно данных, чтобы оставшиеся данные могли быть переданы без потери производительности. В этом контексте кэш-память «предварительно извлекает» только небольшой объем данных (в зависимости от скорости передачи, размера кеша и т. Д.).
Основное отличие состоит в том, что буфер в конечном итоге будет содержать все данные. И наоборот, кеш может содержать все, некоторые или ни одного из данных (в зависимости от дизайна). Однако доступ к кешу осуществляется так, как если бы вы непосредственно обращались к данным - то, что именно кэшируется, прозрачно для «пользователя» кеша.
Разница в интерфейсе . Когда вы используете кэш для доступа к источнику данных, можно использовать его как если кэш является источником данных - вы можете получить доступ к любой части источника данных через кэш и кэш будет определить , где данные поступают из ( сам кеш или источник). Сам кеш определяет, какие части данных предварительно загружать (обычно только начало, но иногда все), в то время как используемый алгоритм замены кеша определяет, что / когда будут удалены из кеша. Лучший пример этого - система, помимо самого кеша процессора , - prefetcher / readahead, Оба загружают части данных, которые, по их мнению, вы будете использовать чаще всего, в память и возвращаются на жесткий диск, если что-то не кэшировано.
И наоборот, буфер не может быть использован для мгновенного перемещения вашего местоположения в потоке данных, если новая часть уже не была перемещена в буфер. Для этого потребуется переместить буфер (учитывая, что новое местоположение превышает длину буфера), что фактически потребует от вас «перезапустить» буфер из нового местоположения. Лучший пример этого - перемещение слайдера в видео на Youtube.
Другим хорошим примером буфера является воспроизведение звука в Winamp. Поскольку аудиофайлы должны декодироваться процессором, требуется некоторое время между считыванием песни, обработкой звука и его передачей на звуковую карту. Winamp буферизует некоторые аудиоданные, так что уже обработано достаточное количество аудиоданных, чтобы избежать каких-либо «зависаний» (т. Е. Процессор всегда готовит звук, который вы услышите за несколько сотен миллисекунд, он никогда не будет в реальном времени То, что вы слышите, исходит из буфера, который процессор готовил в прошлом.
Буквально несколько дней назад на моём подопытном стенде побывали два накопителя торговой марки Crucial - BX500 120GB и BX300 120GB . Что наиболее интересно в данном предложении - это возможность сравнить быстродействие двух накопителей в максимально равных условиях. Оба этих накопителя построены на основе контроллера SMI2258 и микросхем памяти 3D TLC типа производства Micron Technologies, выполненых по 64-х слойной технологии, но есть небольшая разница - вся аппаратная разница между двумя этими устройствами заключается в наличии в модели BX300 микросхемы DDR3-типа, которую контроллер использует в качестве оперативной памяти, храня в ней информацию о расположении файлов в ячейках памяти. Обычно такая микросхема имеет ёмкость из расчёта 1 Мегабайт на 1 Гигабайт ёмкости устройства, т.е. в данном частном случае в накопителе Crucial BX300 120GB установлена микросхема DDR3 ёмкостью 128 Мегабайт.
Более подробно о каждом накопителе персонально можно прочитать в их обзорах, здесь я сразу перейду к сравнению.
Как видно, первый тест - последовательное чтение и запись осуществляются практически идентично, влияние наличия кэш-памяти в старшей модели равно нулю (что вполне объяснимо, так как при этом нет особой потребности изыскивать свободные ячейки памяти и удерживать их в памяти контроллера).
Почти тоже самое можно сказать о последнем тесте, на чтение/запись при случайном доступе файлов небольшого размера. Здесь также влияние кэш-памяти мало, что объяснить несущественностью количества адресуемых ячеек памяти.
Самое интересное - это второй и третий тесты, разной степени многопоточности; где отрыв старшей модели в разных тестах составляет от 10 до 20%. Наиболее интересно то, что прирост производительности достигается и при чтении и при записи. Судя по всему, увеличение числа файлов нагружает контроллер, заставляя его "держать в уме" большое количество информации о месте размещения файлов и наличие быстрой оперативной памяти заметно помогает оперированию данными при записи или чтении.
Альтернативное средство оценки быстродействия показывает ровным счётом тоже самое - разве что в данном случае используется бОльшее число потоков - 64, что ещё бОльшим образом нагружает "мозги" контроллера накопителя. Прирост производительности при записи здесь составляет порядка 10% (всё-таки при равном контроллере наибольшие издержки несёт именно контроллер и микросхемы памяти), а вот при чтении - прирост составляет почти 85%. Вот что значит "держать перед собой оглавление" - наличие быстрого индексного поиска позволяет работать на максимальной скорости самого "читателя".
Что ещё интересно - накопитель с DRAM буфером имеет время доступа при чтении и записи практически одинаковое, а вот у накопителя без DRAM буфера это время различается в 5 . раз.
Имитационные тесты тоже заметно благоволят более дорогому устройству, давая ему от 3 до 15% преимущества.
В сухом остатке заканчивать статью фразой "ну вот видите, я же говорил" довольно глупо, но по-другому и не получается. Буфер оперативной памяти в дополнение к имеющейся оперативной памяти в самом контроллере позволяет заметно ускорить работу всего устройства в наиболее "узких" и тяжёлых местах; когда накопитель нагружен одновременными задачами чтения и записи, сгенерированными разными программами. На мой взгляд, наиболее востребованная функция накопителя при использовании в качестве места хранения программ, использующих файловые базы данных.
Эта память используется ядром для кэширования данных диска и улучшения производительности ввода-вывода.
Ядро Linux построено таким образом, что будет использовать как можно больше ОЗУ, чтобы кэшировать информацию из локальных и удаленных файловых систем и дисков.
По прошествии времени в системе выполняются различные операции чтения и записи, ядро пытается сохранить данные, хранящиеся в памяти, для различных процессов, которые выполняются в системе, или данных, относящихся к соответствующим процессам, которые будут использоваться в ближайшем будущем , Кэш не восстанавливается в момент, когда процесс получает остановку / выход, однако, когда другим процессам требуется больше памяти, а затем свободной доступной памяти, ядро запускает эвристику для восстановления памяти путем хранения данных кэша и выделения этой памяти в новую.
Когда запрашивается какой-либо файл / данные, ядро будет искать копию части файла, с которой работает пользователь, и, если такой копии не существует, она будет выделять одну новую страницу кэш-памяти и заполнять ее соответствующее содержимое считываемое с диска.
Данные, хранящиеся в кеше, могут быть значениями, которые были вычислены ранее или дублированы исходными значениями, которые хранятся в другом месте на диске.
Когда запрашиваются некоторые данные, сначала проверяется кеш, чтобы узнать, содержит ли он эти данные.
Данные можно получить быстрее из кеша, чем из исходного источника.
Сегменты разделяемой памяти SysV также учитываются как кеш, хотя они не представляют никаких данных на дисках.
Можно проверить размер разделяемых сегментов памяти с помощью команды ipcs -m и проверить столбец байтов.
Буферы
Буферы представляют собой представление на диске данных, которые хранятся в кэшах страниц.
Буферы содержат метаданные файлов / данных, которые находятся в кеше страницы.
Пример
Когда есть запрос любых данных, которые присутствуют в кеше страницы, сначала ядро проверяет данные в буферах, которые содержат метаданные, которые указывают на фактические файлы / данные, содержащиеся в кэшах страниц.
Как только из метаданных известен фактический адрес блока файла, он подбирается ядром для обработки.
В сегодняшней публикации мы разберем что такое буферная память жесткого диска, для чего она нужна и насколько важен этот параметр для выполнения различных задач.
Принцип работы жесткого диска
HDD по сути является накопителем, на котором хранятся все пользовательские файлы, а также сама операционная система. Теоретически без этой детали можно обойтись, но тогда ОС придется загружать из съемного носителя или по сетевому соединению, а рабочие документы хранить на удаленном сервере.
Основа винчестера – круглая алюминиевая или стеклянная пластина. Она обладает достаточной степенью жесткости, поэтому деталь и называют жестким диском. Пластина покрыта слоем ферромагнетика (обычно это диоксид хрома), кластеры которой запоминают единицу или ноль благодаря намагничиванию и размагничиванию. На одной оси может быть несколько таких пластин. Для вращения используется небольшой высокооборотистый электромотор.
В отличие от граммофона, в котором игла касается пластинки, считывающие головки вплотную к дискам не примыкают, оставляя расстояние в несколько нанометров. Благодаря отсутствию механического контакта, срок службы такого устройства увеличивается.
Однако никакая деталь не служит вечно: со временем ферромагнетик теряет свойства, что значит, ведет к потере объема жесткого диска, обычно вместе с пользовательскими файлами.
Именно поэтому, для важных или дорогих сердцу данных (например, семейного фотоархива или плодов творчества владельца компьютера) рекомендуется делать резервную копию, а лучше сразу несколько.
Что такое кэш
Буферная память или кэш – это особая разновидность оперативной памяти, своеобразная «прослойка» между магнитным диском и компонентами ПК, которые обрабатывают хранящиеся на винчестере данные. Предназначена она для более плавного считывания информации и хранения данных, к которым на текущий момент чаще всего обращается пользователь или операционная система.
На что влияет размер кэша: чем больший объем данных в нем поместится, тем реже компьютеру приходится обращаться к жесткому диску. Соответственно, увеличивается производительность такой рабочей станции (как вы уже знаете, в плане быстродействия, магнитный диск винчестера существенно проигрывает микросхеме оперативной памяти), а также косвенно срок эксплуатации жесткого диска.
Косвенно потому, что разные пользователи эксплуатируют винчестер по разному: к примеру, у любителя фильмов, который смотрит их в онлайн-кинотеатре через браузер, теоретически хард прослужит дольше, чем у киномана, качающего фильмы торрентом и просматривающего их с помощью видеоплеера.
Догадались почему? Правильно, из-за ограниченного количества циклов перезаписи информации на HDD.
Как посмотреть размер буфера
Перед тем как посмотреть объем кэша, придется скачать и установить утилиту HD Tune. После запуска программы интересующий параметр можно найти во вкладке «Информация» в нижней части страницы.
Оптимальные размеры для различных задач
Возникает закономерный вопрос: какая буферная память лучше для домашнего компьютера и что дает это в практическом плане? Естественно, желательно побольше. Однако на юзера накладывают ограничение уже сами производители винчестеров: например, хард с 128 Мб буферной памяти обойдется по цене существенно выше средней.
Именно на такой объем кэша я рекомендую ориентироваться, если вы хотите собрать игровой комп, который не устареет уже через пару лет. Для задач попроще можно обойтись и попроще характеристиками: домашнему медиацентру с головой хватит и 64 Мб. А для компьютера, который используется сугубо для серфинга в интернете и запуска офисных приложений и простеньких флеш-игр, вполне достаточно и буферной памяти объемом 32 Мб.
В качестве «золотой середины» могу порекомендовать винчестер Toshiba P300 1TB 7200rpm 64MB HDWD110UZSVA 3.5 SATA III – здесь средний размер кэша, но емкости самого жесткого диска вполне достаточно для домашнего ПК. Также для полноты картины рекомендую ознакомиться с публикациями о лучших производителях жестких дисков и рейтинге HDD, а также, какие разъемы бывают на жестких дисках.
Читайте также: