Почему в it мире существует деление памяти на hdd ram cache и т д
Обновлено: 07.07.2024
В информатике , распределенная разделяемая память ( DSM ) является одной из форм архитектуры памяти , где физически отделенные воспоминания могут быть рассмотрены в качестве одного из логически общих адресного пространства. Здесь термин «совместно используемая» не означает, что существует единственная централизованная память, а означает, что адресное пространство является «совместно используемым» (один и тот же физический адрес на двух процессорах относится к одному и тому же месту в памяти). Распределенное глобальное адресное пространство ( DGAS ), является аналогичным термином для широкого класса программных и аппаратных реализаций, в которых каждый узел из кластера имеет доступ к общей памяти в дополнении к без общего частной каждого узла памяти .
Система с распределенной памятью, часто называемая мультикомпьютером , состоит из нескольких независимых узлов обработки с модулями локальной памяти, которые соединены общей сетью межсоединений. Программные системы DSM могут быть реализованы в операционной системе или как программная библиотека и могут рассматриваться как расширения базовой архитектуры виртуальной памяти . При реализации в операционной системе такие системы прозрачны для разработчика; Это означает, что основная распределенная память полностью скрыта от пользователей. Напротив, программные системы DSM, реализованные на уровне библиотеки или языка, непрозрачны, и разработчикам обычно приходится программировать их по-другому. Однако эти системы предлагают более переносимый подход к реализациям системы DSM. Распределенная система реализует совместно хранятся в памяти общей памяти модели на физически распределенной системе памяти.
СОДЕРЖАНИЕ
Методы достижения DSM
Обычно есть два метода достижения распределенной разделяемой памяти:
- аппаратное обеспечение, такое как схемы согласования кэша и сетевые интерфейсы
- программного обеспечения
Программная реализация DSM
Существует три способа реализации программно распределенной разделяемой памяти:
- страничный подход с использованием виртуальной памяти системы;
- подход с разделяемыми переменными с использованием некоторых процедур для доступа к разделяемым переменным;
- объектно-ориентированный подход, идеальный для доступа к общим данным посредством объектно-ориентированной дисциплины.
Программные системы DSM также обладают гибкостью, позволяющей по-разному организовать область разделяемой памяти. Страничный подход организует разделяемую память в страницы фиксированного размера. Напротив, объектно-ориентированный подход организует область совместно используемой памяти как абстрактное пространство для хранения совместно используемых объектов переменного размера. Другая часто встречающаяся реализация использует пространство кортежей , в котором единицей совместного использования является кортеж .
Архитектура с общей памятью может включать разделение памяти на разделяемые части, распределенные между узлами и основной памятью; или распределяя всю память между узлами. Протокол когерентности , выбирается в соответствии с моделью консистенции , поддерживает когерентность памяти .
Абстрактный вид
Преимущества
Недостатки
Согласованность памяти каталогов
Согласованность памяти необходима для того, чтобы система, организующая DSM, могла отслеживать и поддерживать состояние блоков данных в узлах в памяти, составляющей систему. Каталог - это один из таких механизмов, который поддерживает состояние блоков кеша, перемещающихся по системе.
состояния
Базовый DSM будет отслеживать по крайней мере три состояния среди узлов для любого заданного блока в каталоге. Будет какое-то состояние, определяющее блок как некэшированный (U), состояние, определяющее блок как исключительно принадлежащий или модифицированный (EM), и состояние, определяющее блок как совместно используемый (S). Когда блоки входят в организацию каталога, они переходят из U в EM (состояние владения) в начальном узле, затем состояние может перейти в S, когда другие узлы начнут читать блок.
Существует два основных метода, позволяющих системе отслеживать, где блоки кэшируются и в каком состоянии на каждом узле. Ориентированный на дом запрос-ответ использует дом для обслуживания запросов и управления состояниями, тогда как ориентированный на запросчик позволяет каждому узлу направлять и управлять своими собственными запросами через дом.
Домашний запрос и ответ
В системе, ориентированной на дом, DSM избегает необходимости обрабатывать гонку запрос-ответ между узлами, позволяя выполнять только одну транзакцию за раз, пока домашний узел не решит, что транзакция завершена - обычно, когда дом получил все отвечающие процессоры. ответ на запрос. Примером этого является режим домашнего источника Intel QPI .
Преимущества
- Гонки данных невозможны
- Просто реализовать
Недостатки
- Медленная, буферизованная стратегия запроса-ответа, ограниченная домашним узлом
Запрос и ответ, ориентированные на запросчика
В системе, ориентированной на запросчиков, DSM позволяет узлам по желанию общаться друг с другом через дом. Это означает, что несколько узлов могут попытаться начать транзакцию, но это требует дополнительных соображений для обеспечения согласованности. Например: когда один узел обрабатывает блок, если он получает запрос на этот блок от другого узла, он отправляет NAck (отрицательное подтверждение), чтобы сообщить инициатору, что узел обработки не может выполнить этот запрос сразу. Примером этого является режим отслеживания источника Intel QPI.
Преимущества
Недостатки
- Естественно не предотвращает состояние гонки
- Увеличивает автобусный трафик
Модели согласованности
DSM должен следовать определенным правилам, чтобы поддерживать согласованность в том, как порядок чтения и записи просматривается между узлами, что называется моделью согласованности системы .
Предположим, у нас есть n процессов и операций с памятью Mi для каждого процесса i , и что все операции выполняются последовательно. Мы можем заключить, что ( M1 + M2 +… + Mn )! / ( M1 ! M2 !… Mn !) - возможные чередования операций. Проблема с этим выводом заключается в определении правильности чередующихся операций. Согласованность памяти для DSM определяет, какие чередования разрешены.
Репликация
Есть два типа алгоритмов репликации. Репликация чтения и репликации записи. При репликации чтения несколько узлов могут читать одновременно, но только один узел может писать. В репликации записи несколько узлов могут читать и писать одновременно. Запросы на запись обрабатываются секвенсором. Репликация общих данных в целом имеет тенденцию:
- Уменьшите сетевой трафик
- Содействовать усилению параллелизма
- Приводит к меньшему количеству ошибок страниц
Однако сохранение согласованности и последовательности может стать более сложной задачей.
Разница между оперативной памятью и жестким диском
Давайте начнем с понимания терминов, которые имеют избыточность и создают всякую путаницу.
Понимание терминов и определений
Начиная с оперативной памяти, термин неправильный, хотя он часто используется. RAM означает оперативную память. Следовательно, термин «память» вместе с ОЗУ избыточен. Так что, если вы всегда задавались вопросом, одно и то же ли ОЗУ и память, то да, это одно и то же.
После этого термин «жесткий диск» или «жесткий диск» не является единственным, когда речь идет о хранении. Он часто используется, хотя сейчас люди покупают SSD или твердотельный накопитель, который также является типом хранилища.
Так что технически это RAM vs. Storage.
RAM против жесткого диска
| Сегмент | баран | Жесткий диск |
| Скорость | Это зависит от задержки и частоты. Это быстрее HDD | 7200 об / мин |
От 150 до 500 Мбит / с для твердотельных накопителей
Как работает оперативная память и хранилище?
Хотя технические детали могут быть исчерпывающими, давайте обсудим, как они работают на базовом уровне.
БАРАН: Предположим, вы читаете книгу сейчас, а потом; где бы вы его хранили? Я уверен, что он будет там, где он будет быстро доступен, а не в шкафу. Точно так же, когда вы открываете тот же набор файлов на компьютере, компьютер сохраняет его в оперативной памяти, чтобы его можно было быстро загрузить. Однако, если файл не используется в течение длительного времени, он переместится в хранилище и предложит другое место для программы.
Кроме того, доступ к ОЗУ физически ближе к ЦП по сравнению с Хранилищем, что делает его еще быстрее.
HDD: Это места, где файлы могут храниться даже после выключения компьютера. Хотя ОЗУ очищается при выключении компьютера, все, что ОС помещает на жесткий диск, остается, если конечный пользователь или ОС не удаляют его. Жесткий диск состоит из пластин или круглых дисков и подвижной части. Думайте о них как о наборе ручки и бумаги.
Когда файл должен быть сохранен на компьютере, головка или механическая часть перемещаются по пластине и записывают данные в виде нулей и единиц, ОС должна сообщить жесткому диску, на какой диск он должен перемещаться, и это то, что делает это медленно.
Вот несколько общих вопросов, которые задают пользователи относительно оперативной памяти и жесткого диска.
ОЗУ или жесткий диск важнее?
Оба одинаково важны. Хотя оперативная память используется для хранения множества вещей в памяти, чтобы их можно было быстро загрузить, для файлов постоянного хранения требуется жесткий диск.
Можете ли вы использовать свой жесткий диск в качестве оперативной памяти?
Частично да. Windows предлагает готовую технологию ускорения, позволяющую компьютеру использовать часть хранилища или внешнее хранилище, например USB-накопитель, для временного сохранения файлов. Это не так быстро, как физическая оперативная память, но все же помогает.
Что лучше: RAM или SSD побольше?
Оба служат разным целям, и поэтому их нельзя сравнивать. Больше оперативной памяти означает, что в памяти может оставаться больше вещей, и они не будут загружаться из хранилища, а это значит, что все будет быстрее. SSD делают вещи быстрее по сравнению с HD, поскольку в них нет движущейся части. S
Поэтому в зависимости от ваших потребностей выбирайте объем оперативной памяти и SSD.
Как превратить оперативную память в хранилище?
Вы не можете этого сделать, поскольку это управляет ОС.
Почему оперативная память быстрее жесткого диска?
Да, оперативная память быстрее жесткого диска. Жесткий диск или жесткий диск являются электромеханическими, т. Е. Имеют механическую часть для извлечения данных и электрическую часть для хранения данных. Оперативная память полностью электронная и ближе к процессору и графическому процессору, что делает ее намного быстрее.
Тем не менее, многое зависит от того, что вы планируете читать и писать. Если вам нужно записать небольшой фрагмент данных в большом количестве, оперативная память превзойдет хранилище. С другой стороны, если вы пишете файлы большого размера, SSD будет превосходить оперативную память.
Тем не менее, рекомендуется перейти на твердотельные накопители, если вы еще этого не сделали. Теперь они намного быстрее и дешевле. Вероятно, комбинация жесткого диска и твердотельного накопителя работает лучше всего, пока процесс не пойдет дальше. Тем не менее, при выборе ОЗУ выберите лучшую МГц и низкую задержку. Надеюсь, этот пост смог прояснить разницу между RAM и HDD.
Если вы хотите узнать, что такое кэш-память жесткого диска и как она работает, эта статья для вас. Вы узнаете, что это такое, какие функции он выполняет и как влияет на работу устройства, а также о достоинствах и недостатках кэша.
Понятие кэш-памяти жесткого диска
Жесткий диск сам по себе - довольно неторопливое устройство. По сравнению с оперативной памятью, жесткий диск работает на несколько порядков медленнее. Этим же обуславливается падение производительности компьютера при нехватке оперативной памяти, так как недостача компенсируется жестким диском.
Итак, кэш-память жесткого диска — это своеобразная оперативная память. Она встроена в винчестер и служит буфером для считанной информации и последующей передачи его в систему, а также содержит наиболее часто используемые данные.
Рассмотрим, для чего нужна кэш-память жесткого диска.
Как было отмечено выше, чтение информации с жесткого диска происходит весьма неторопливо, так как движение головки и нахождение необходимого сектора занимает много времени.
Необходимо уточнить, что под словом "медленно" имеются в виду миллисекунды. А для современных технологий миллисекунда – это очень много.
Поэтому, как и оперативная память, кэш жесткого диска хранит в себе данные, физически прочитанные с поверхности диска, а также считывает и хранит в себе секторы, которые вероятно будет запрошены позднее.
Таким образом уменьшается количество физических обращений к накопителю, при этом увеличивается производительность. Винчестер может работать, даже если хост-шина не свободна. Скорость передачи может увеличиваться в сотни раз при однотипных запросах.
Как работает кэш-память жесткого диска
На этом остановимся подробнее. Вы уже примерно представляете, для чего предназначена кэш-память жесткого диска. Теперь выясним, как она работает.
Представим себе, что жесткому диску приходит запрос на считывание информации в 512 КБ с одного блока. С диска берется и передается в кэш нужная информация, но вместе с запрашиваемыми данными заодно считывается несколько соседних блоков. Это называется предвыборкой. Когда поступает новый запрос на диск, то микроконтроллер накопителя сначала проверяет наличие этой информации в кэше и если он находит их, то мгновенно передает системе, не обращаясь к физической поверхности.
Так как память кэша ограничена, то самые старые блоки информации заменяются новыми. Это круговой кэш или цикличный буфер.
- Адаптивная сегментация. Кэш-память состоит из сегментов с одинаковыми объемами памяти. Так как размеры запрашиваемой информации не могут постоянно быть одинакового размера, то многие сегменты кэша будут использоваться нерационально. Поэтому производители начали делать кэш-память с возможностью замены размеров сегментов и их количества.
- Предвыборка. Процессор винчестера анализирует запрошенные ранее и запрашиваемые на текущий момент данные. На основе анализа он переносит с физической поверхности информацию, которая с большей долей вероятности будет запрошена в следующий момент времени.
- Контроль пользователя. Более продвинутые модели жестких дисков дают возможность пользователю контролировать выполняемые операции в кэше. Например: отключение кэша, установление размера сегментов, переключение функции адаптивной сегментации или отключение предвыборки.
Теперь узнаем какими объемами оснащают и что дает кэш-память в жестком диске.
Чаще всего можно встретить винчестеры с объемом кэша в 32 и 64 МБ. Но остались еще и на 8 и 16 МБ. В последнее время стали выпускаться лишь на 32 и 64 МБ. Значительный прорыв в быстродействии произошел, когда вместо 8 МБ стали использовать 16 МБ. А между кэшами объемом в 16 и 32 МБ особой разницы уже не чувствуется, как и между 32 и 64.
Среднестатистический пользователь компьютера не заметит разницы в производительности винчестеров с кэшем в 32 и 64 МБ. Но стоит отметить, что кэш-память периодически испытывает значительные нагрузки, поэтому лучше приобретать винчестер с более высоким объемом кэша, если есть финансовая возможность.
Основные достоинства кэш-памяти
- Намного увеличивает скорость программ, которые многократно обращаются к одним и тем же небольшим файлам. Поэтому пользователям с таким сценарием использования рекомендуется покупать накопитель с наибольшим объемом кэш-памяти. Остальным же переплачивать не имеет смысла, так как прирост эффективности не будет стоить потраченных средств.
- Кэш является полноценным ускорителем компьютера. С его помощью происходит буферизация данных, что дает значительный прирост производительности.
- Винчестеры с наибольшей буферной памятью немного уменьшают нагрузку на процессор, что в свою очередь влияет на эффективность работы системы в целом.
- Система может получить информацию, даже если хост-шина занята. Например, работающая в фоне программа, которая использует одни и те же данные в буфере, не потеряет в производительности, даже если выполнять иные задачи в других приложениях.
- Не увеличивается скорость работы винчестера, если данные записаны на дисках случайным образом. Это делает невозможным предвыборку информации. Такой проблемы можно частично избежать, если периодически проводить дефрагментацию.
- Буфер бесполезен при чтении файлов, объемом большим, чем может поместиться в кэш-память. Так, при обращении к файлу размером в 100 МБ, кэш в 64 МБ будет бесполезен.
Вы теперь знаете, что такое кэш-память жесткого диска и на что влияет. Что еще необходимо знать? В настоящее время существует новый тип накопителей – SSD (твердотельные). В них вместо дисковых пластин используется синхронная память, как во флешках. Такие накопители в десятки раз быстрее обычных винчестеров, потому наличие кэша бесполезно. Но и такие накопители имеют свои недостатки. Во-первых, цена таких устройств увеличивается пропорционально объему. Во-вторых, они имеют ограниченный запас цикла перезаписи ячеек памяти.
Еще существуют гибридные накопители: твердотельный накопитель с обычным жестким диском. Преимуществом является соотношение высокой скорости работы и большим объемом хранимой информации с относительно низкой стоимостью.
Нормальное функционирование операционной системы и быстрая работа программ на компьютере обеспечиваются оперативной памятью. Каждый пользователь знает, что от ее объема зависит количество задач, которые ПК может выполнять одновременно. Подобной памятью, только в меньших объемах, оснащаются и некоторые элементы компьютера. В данном материале речь пойдет о кэш-памяти жесткого диска.
Что такое кэш-память жёсткого диска
Кэш-память (или буферная память, буфер) – область, где хранятся данные, которые уже считались с винчестера, но еще не были переданы для дальнейшей обработки. Там хранится информация, которой ОС Windows пользуется чаще всего. Необходимость в этом хранилище возникла из-за большой разницы между скоростью считывания данных с накопителя и пропускной способностью системы. Подобным буфером обладают и другие элементы компьютера: процессоры, видеокарты, сетевые карты и др.
Объемы кэша
Немаловажное значение при выборе HDD имеет объем буферной памяти. Обычно эти устройства оснащают 8, 16, 32 и 64 Мб, но имеются буферы на 128 и 256 Мб. Кэш довольно часто перегружается и нуждается в чистке, так что в этом плане больший объем всегда лучше.
Современные HDD в основном оснащаются кэш-памятью на 32 и 64 Мб (меньший объем уже редкость). Обычно этого достаточно, тем более что у системы есть собственная память, которая вкупе с ОЗУ ускоряет работу жесткого диска. Правда, при выборе винчестера не все обращают внимание на устройство с наибольшим размером буфера, так как цена на такие высока, да и параметр этот не является единственным определяющим.
Главная задача кэш-памяти
Кэш служит для записи и чтения данных, но, как уже было сказано, это не основной фактор эффективной работы жесткого диска. Здесь важно и то, как организован процесс обмена информацией с буфером, а также, насколько хорошо работают технологии, предотвращающие возникновение ошибок.
В буферном хранилище содержаться данные, которые используются наиболее часто. Они подгружаются прямо из кэша, поэтому производительность увеличивается в несколько раз. Смысл в том, что нет необходимости в физическом чтении, которое предполагает прямое обращение к винчестеру и его секторам. Этот процесс слишком долгий, так как исчисляется в миллисекундах, в то время как из буфера данные передаются во много раз быстрее.
Преимущества кэш-памяти
Кэш занимается быстрой обработкой данных, но у него есть и другие преимущества. Винчестеры с объемным хранилищем могут значительно разгрузить процессор, что приводит к его минимальному задействованию.
Буферная память является своего рода ускорителем, который обеспечивает быструю и эффективную работу HDD. Она положительно влияет на запуск ПО, когда речь идет о частом обращении к одним и тем же данным, размер которых не превышает объема буфера. Для работы обычному пользователю более чем достаточно 32 и 64 Мб. Дальше эта характеристика начинает терять свою значимость, так как при взаимодействии с большими файлами эта разница несущественна, да и кому захочется сильно переплачивать за более объемный кэш.
Узнаем объем кэша
Утилита, предназначенная для работы с HDD и SSD, занимается надежным удалением данных, оценкой состояния устройств, сканированием на наличие ошибок, а также дает подробную информацию о характеристиках винчестера.
-
Скачиваем HD Tune и запускаем ее.
Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.
Читайте также: