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缓存在SSD中的作用

时间:2019-10-13 05:22:55 来源:互联网 阅读:0次

  随着SSD固态硬盘的普及,如今带有缓存的SSD价格也逐渐被用户接受,虽然我们知道没有缓存的SSD在价格上会比有缓存的略贵一些,但是缓存究竟在SSD固态硬盘中发挥了怎样的作用并不是每个用户都了解。

  其实缓存一词单纯从字面上理解可解释为延缓存放,简单的说缓存是为了平衡高速设备和低速设备之间的速度差异而存在的。作用是让低速设备尽量的不拖高速设备的后退。这里之所以用尽量一词,主要是各类产品中的缓存容量有限,算法也不可能100%的准确命中,所以低速设备多多少少还是会拖高速设备的后腿,缓存的作用只能是尽量减少这种现象。

  例如CPU缓存;每当CPU从内存里读数据时,会向内存控制器发出一个读指令,要求内存控制器返回其要求的数据,可是因为内存响应速度相对于CPU是很慢的,所以在数据返回之前CPU只有无所事事的等待,如果经常出现这样的情况,再快的CPU也会被内存拖后腿,效率也不会提高。

  如图所示,在主内存(RAM)和CPU之间,放一块小容量的SRAM。当CPU申请RAM数据的时候,先在SRAM里面寻找,如果找到了数据,就不用花费很多时间到RAM里去读了(同步读取)。如果SRAM里没有数据,再到RAM去读,当RAM返回数据的时候,不仅仅返回原来所需要的数据,同时捎带返回所需数据前后的一些看似无关的数据,并将这些数据放入SRAM中。

  下次CPU再次到SRAM里读数据的时候,如果所需数据正好在SRAM里,就可以命中了。从原理上可以看出,命中率越高,CPU的效率就越高。而命中率又是被捎带返回的数据所决定的,那些数据被捎带返回,这个就要依CPU内部的缓存算法而定了。由此可见,由于缓存容量远远小于主内存容量,而缓存算法也不可能100%的准确命中。

  缓存在机械硬盘中的作用:

  以上是以CPU缓存做例子。但是在电脑系统里,缓存并不仅仅是CPU独有,因为高速设备与低速设备的矛盾并不仅仅体现在CPU和内存之间。现在假如说,我要把数据从内存写入硬盘,由于硬盘相当缓慢,需要等待很长的时间才能完成此任务。那么用户体验就是电脑非常慢。实际上,这里CPU不慢,内存不慢,只是硬盘太慢了。

  解决机械硬盘速度过慢的问题,就在其内部安置了一个小容量的内存,也就是硬盘的缓存,数据首先写入到缓存里。那么在操作系统层面,就会认为数据已经写入了,用户的感觉就是快速。随后硬盘自己再从缓存写入到盘片,这个过程无需用户干预了。

  不过需要注意的是,其实硬盘的缓存并不全都用于缓存数据,还有其他用途,所以不见得缓存越大,性能就越好。而且还有个缓存算法问题。如果算法不,命中率就不会高,这样大容量缓存形同虚设。

  缓存在SSD固态硬盘中的作用:

  刚才为大家介绍了什么是缓存,以及它在机械硬盘和内存中发挥的作用,其实缓存在SSD固态硬盘中发挥的作用也相差不远。SSD上的缓存一般都是1或者2颗DRAM颗粒构成,起到数据交换缓冲作用。一款SSD产品是否有缓存这样的设计,往往是厂商根据产品定位和用途做得决定,一般一些入门级产品或者低速产品,在设计上就会考虑不带缓存方案,而一些高速产品由于数据交换量大,就设计有缓存,以提高产品的读写效率。

  通常带有缓存的SSD在价格上或比不带缓存的略高一些,虽然SSD带缓存读取小文件的速度会快些,但对SSD来说,快的太有限了。就反应速度来说,SSD的反应速度一般都在0.2毫秒以内,不比缓存慢。所以带缓存对读取速度的提升,几乎可以忽略。其次带不带缓存并不影响SSD的寿命,决定SSD寿命的是NAND FLASH的写入次数。其次,主控芯片的好坏才是是决定SSD性能和使用寿命的重要因素。

  文章总结:

  通过笔者的介绍相信大家对缓存的作用有了深入的了解,另外我们可以看出缓存在内存、机械硬盘和SSD固态硬盘身上发挥作用的强弱是不一样的。缓存是为了平衡高速设备和低速设备之间的速度差异而存在的,其作用是让低速设备尽量的不拖高速设备的后脚。

  缓存的主要功能在于是电脑有资料放到HDD时,因为HDD机械式运作比电脑慢很多,所以在HDD上放上缓存,暂时存储资料以便电脑能够继续做其他事情,不会因为HDD的动作慢,而拖慢了电脑的效能。

  而SSD的速度大幅提升,已经能够实时处理数据,缓存作为提升速度的作用就不大了。由此我们可以得出依据缓存大小判断SSD速度并不科学,固态硬盘速度快慢主要由主控芯片和闪存颗粒品质决定。

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