Cache سرعت روی حافظه اصلی هارد

سرعت و معیارها و پارامترهای تكنیكی اصلی هارد دیسک

ظرفیت (capacity)

از دو منظر بررسی می شود : ظرفیت كل و ظرفیت یك دیسک   ساختار سرعت هارد دیسک

اگر ظرفیت دیسک را افزایش دهیم فقط ظرفیت دیسک افزایش پیدا نمی كند بلكه سرعت انتقال داده ها نیز افزایش پیدا می كند و هم چنین هزینه را كاهش می دهد.

سرعت چرخشی دیسک

سرعت چرخش منظور چرخش دیسک است و بوسیله واحدی به نام RPM (تعداد گردش ها در دقیقه) سنجیده می شود.

سرعت چرخش در هارد های IDE ، 5400 RPM ، 7200 RPM و … می باشد.

متوسط زمان جستجو

متوسط زمان جستجو یك معیار خوب و مناسب از سرعت هارد دیسک در محیط های multi – user است

كه به تقاضای read و write تا حد زیادی غیر وابسته می باشد.

معمولاً برای هارد دیسک ها 10 هزارم ثانیه و برای CD – Rom دویست میلی ثانیه است.

متوسط تاخیر

پلاترهای هارد دیسک با سرعت زیادی می چرخند.  

سرعت محور با فرایند حركت هد های read و write برای رسیدن به سیلندر صحیح در هارد با دستیابی تصادفی همزمان نیست.

بنابراین در لحظه ای كه هدها به سیلندر صحیح می رسند سكتوری كه قرار است خوانده شود ممكن است در هر جایی باشد.

بعد از این كه محرك, جستجوی خود را انجام داد و به track صحیح رسید هارد باید منتظر بماند تا سكتور صحیح به جایی كه هدهای read وwrite قراردارند برسد.

این زمان latency (تاخیر) نامیده می شود.

Latency به سرعت spindle وابسته است و به مشخصات آن ارتباط پیدا می كند.

به طور ادراكی درك latency نسبتاً آسان است و همچنین بسیار آسان محاسبه می شود.

هاردی كه سریعتر می چرخد، سریعتر سكتور صحیح زیر هد قرار می گیرد و latency كمتری خواهیم داشت.

گاهی اوقات زمانی كه جستجو كامل می شود سكتور در محل صحیح خود قرار دارد و latency در این مورد نزدیك صفر خواهد بود.

گاهی اوقات سكتور فراخوانده شده از هد عبور می كند در این مورد كه بدترین حالت است،

یك چرخش كامل لازم است تا سكتور فراخوانده شده، خوانده شود.

بطور متوسط latency به اندازه نصف زمان گردش كامل دیسک طول می كشد.

متوسط زمان دستیابی

زمان دستیابی یك معیار قابل اندازه گیری است كه نشاندهنده تركیبی از دیگر مشخصات و ویژگی هایی است

كه منعكس كننده مكان یابی بصورت تصادفی در هارد دیسک می باشد.

بدین لحاظ این معیار بهترین شكل برای ارزیابی عملكرد كلی مكان یابی است و

شما مانند تولید كننده هارد دیسک مشتاق و هواخواه استفاده بیشتر از آن خواهید شد.

بسته به نوع بینش شما ممكن است از دانستن این مطلب كه بندرت راجع به آن بحث می شود شگفت زده شوید.

در دنیای CD – Rom ها و بقیه دستگاههای اپتیكی زمان دستیابی مهمترین و كلی ترین فاكتور مقایسه در سرعت مكان یابی است.

access time یك معیار مشتق است و دیگر مشخصات عملكرد مكان یابی را نیز شامل می شود

تعریف رایج آن بصورت زیر است:

Access time = Common Overhead time +Seek time + Latency

سرعت انتقال data از یك دستگاه به دستگاه دیگر است.

اندازه بافر (cache)

یك حافظه كوچك كه به منظور نگهداری داده هایی كه اخیراً مورد استفاده قرارگرفته اند طراحی شده است

تا سرعت دستیابی متوالی به داده های مشابه را افزایش دهند.

اغلب برای دسترسی به حافظه پردازنده بكار می رود ولی معمولاً برای یك كپی محلی از داده های قابل دسترسی در كل شبكه بكار می رود.

وقتی كه داده ای خوانده یا نوشته می شود یك كپی از داده روی cache هارد دیسک ذخیره می شود.

هنگام خواندن بعدی ، آدرس ها را مونیتور می كند درصورتیكه دیتا فرا خوانده شده درcache باشد

در این صورت از حافظه اصلی خوانده نمی شود و  خواندن از cache انجام می شود و

اگر آدرس داده فراخوانده شده در cache نباشد آن داده از روی حافظه اصلی خوانده و آن داده را در cache هارد دیسک قرار می دهد.

Cache از چیپ های سریعتری نسبت به memory اصلی ساخته شده است و

به همین دلیل cache زمان كمتری برای دسترسی نسبت به حافظه اصلی نیاز دارد.

ممكن است cache روی مدار یكپارچه CPU قرار گرفته شده باشد تا زمان مازاد و زائد درAccess time را كاهش دهد.

در این مورد به عنوان primary cache شناخته می شود و ممكن است یك cache ثانوی كه سرعت كمتری نسبت به cache اولیه دارد در خارج از مدار CPU قرار داشته باشد.

مهمترین ویژگی cache هارد دیسک نرخ موفقیت آن است.

نسبت تعداد دستیابی هایی كه از cache انجام شده به تعداد كل دستیابی ها. این نرخ به design بافر ارتباط دارد.

اندازه cache بوسیله هزینه چیپ آن محدود می شود؛

هر اندازه ظرفیت cache بالاتر ، هزینه چیپ آن نیز بالاتر خواهد بود.

نرخ موفقیت cache هارد دیسک به الگوی دسترسی برنامه ای كه در حال اجراست نیز ازتباط دارد.

Cache به دو صورت به داده ها ی دیسک دسترسی دارد :

  1. مكان موقتی : اگر داده ای یكبار مورد استفاده قرار گرفته و بزودی مورد استفاده قرار خواهد گرفت .
  2. مكان فاصله ای : اگر یك مكان در حافظه مورد استفاده قرار گرفت و مكان های نزدیك آن قرار است مورد استفاده قرار بگیرد .

به این خاطر از spatial locality استفاده می كنیم كه cache در یك زمان روی فرمان های مختلفی عملیات انجام می دهد.

زمانی كه پردازشگر می خواهد كه روی حافظه داده ای را ذخیره كند این داده ابتدا روی cache ، write می شود و

این برآن اساس است كه فرض می شود پردازشگر به زودی آن داده را خواهد خواند. سیاست های مختلفی استفاده می شود

در write – through همزمان كه data از حافظه كمكی cache می شود روی حافظه اصلی ذخیره می شود .

اما در write – back فقط روی حافظه اصلی ذخیره می شود .

در write – through زمانی كه همه داده ها در cache ریخته شد، لازم است كه تمامی داده ها روی حافظه اصلی ریخته شود و

بنابراین سرعت سیستم پایین می آید. هرچند از نظر آماری اكثر داده ها از cache خوانده می شوند.

Write –through نسبت به write – back ساده تر است. به این دلیل كه لازم است تا data جدید در cache ، over write شود ولی در write – back به cache از این جهت نیاز است كه بوسیله خواندن از روی حافظه اصلی ، write روی حافظه اصلی را راه اندازی كند

هر چند ممكن است write – back از نظر كارایی نسبت به write – through برتری داشته باشد چرا كه ممكن است داده ای برای چند بار در cache ریخته شود بدون اینكه به حافظه اصلی دسترسی داشته باشیم. 

اگر cache كامل شد و لازم بود خط دیگری از اطلاعات cache شود ؛ اطلاعات درون cache به حافظه اصلی می رود و خط جدید داده ها به جای اطلاعات قبلی قرار می گیرد. داده ها و اطلاعاتی كه انتخاب می شوند تا به حافظه اصلی بروند بوسیله الگوریتم جایگزینی مشخص می شود.

سرو صدا و درجه حرارت دیسک

این دو از موتور ناشی می شود. بنابراین برای كاهش سر و صدا و حرارت ، موتور نكته اصلی است.

اگر بتوانید دمای هارد دیسک خود را پائین نگه دارید ، كارایی سرعت هارد شما بیشتر خواهد شد.