ハードドライブのキャッシュが大きいほど。キャッシュのセグメンテーションとハードドライブのパフォーマンス。その他のHDD仕様

Seagate SeaTools Enterpriseユーティリティを使用すると、ユーザーはキャッシュポリシーを管理でき、特に、最新のSeagateSCSIドライブを2つの異なるキャッシュモデル（デスクトップモードとサーバーモード）に切り替えることができます。 SeaToolsメニューのこの項目はパフォーマンスモード（PM）と呼ばれ、オン（デスクトップモード）とオフ（サーバーモード）の2つの値を取ることができます。これら2つのモードの違いは、純粋にソフトウェアです。デスクトップモードの場合、ハードディスクキャッシュは、一定の（同じ）サイズの固定数のセグメントに分割され、読み取りおよび書き込みアクセスをキャッシュするために使用されます。さらに、別のメニュー項目で、ユーザーはセグメント数を設定することもできます（キャッシュセグメンテーションの制御）。たとえば、デフォルトの32セグメントの代わりに、異なる値を設定します（この場合、各セグメントのボリュームは比例して減少します））。

サーバーモードの場合、バッファ（ディスクキャッシュ）のセグメントは、サイズと数を変更しながら動的に（再）割り当てることができます。ディスク自体のマイクロプロセッサ（およびファームウェア）は、ディスク上で実行するために受信した命令に応じて、キャッシュセグメントの数（および容量）を動的に最適化します。

次に、動的セグメンテーションを備えたデフォルトの「サーバー」の代わりに、「デスクトップ」モード（デフォルトで32セグメントの固定セグメンテーション）で新しいSeagate Cheetahドライブを使用すると、多くのタスクでディスクパフォーマンスがわずかに向上することがわかりました。これは、デスクトップコンピューターまたはメディアサーバーでより一般的です。さらに、この増加は30〜100％（！）に達することもあります。タスクのタイプとディスクモデルによっては、平均して30％と見積もられていますが、これも悪くはありません。このようなタスクの中には、デスクトップPCの日常的な作業（WinBench、PCmark、H2benchテスト）、ファイルの読み取りとコピー、最適化があります。同時に、純粋なサーバーアプリケーションでは、ドライブのパフォーマンスはほとんど低下しません（低下した場合でも、大幅に低下することはありません）。ただし、Cheetah 10K.7ドライブでのみデスクトップモードを使用することで顕著な向上が見られましたが、姉のCheetah 15K.4は、デスクトップアプリケーションで動作するモードでほぼ同じであることが判明しました。

これらのハードドライブのキャッシュセグメンテーションがさまざまなアプリケーションのパフォーマンスにどのように影響するか、および特定のタスクにどのセグメンテーションモード（メモリセグメントの数）がより有益であるかをさらに理解するために、キャッシュメモリセグメントの数がパフォーマンスに与える影響を調査しました。 Seagate Cheetahは、4〜128セグメント（4、8、16、32、64、および128）の幅広い値で15K.4を駆動します。これらの研究の結果は、レビューのこの部分であなたの注意を引くために提供されます。これらの結果は、このドライブモデル（または一般的なSeagate SCSIドライブ）だけでなく興味深いものであることを強調しておきます。キャッシュメモリのセグメンテーションとセグメント数の選択は、ATAインターフェイスを備えたデスクトップドライブを含む、ファームウェア最適化の主要な領域の1つです。、現在は主に8MBのバッファも装備されています。したがって、この記事で説明するキャッシュメモリのセグメンテーションに応じて、さまざまなタスクでのドライブのパフォーマンス結果は、デスクトップATAドライブの業界にも関連しています。また、テスト方法は最初の部分で説明したので、結果自体に直接進みます。

ただし、結果の説明に進む前に、何が問題になっているのかをよりよく理解するために、SeagateCheetah15K.4キャッシュセグメントの構造と操作を詳しく見てみましょう。実際のキャッシュメモリ（つまり、キャッシュ操作用）の8メガバイトのうち、7077 KBがここで使用可能です（残りはサービスエリアです）。この領域は論理セグメント（モード選択ページ08h、バイト13）に分割され、データの読み取りと書き込みに使用されます（プラッターからの先読み機能とディスク表面への遅延書き込み機能を実装するため）。磁気プラッタ上のデータにアクセスするために、セグメントはドライブブロックの論理アドレス指定を使用します。このシリーズのドライブは、最大64のキャッシュセグメントをサポートし、各セグメントはディスク上の整数のセクターです。使用可能なキャッシュメモリの量は、セグメント間で均等に分散されているようです。つまり、たとえば32のセグメントがある場合、各セグメントのボリュームは約220KBです。動的セグメンテーション（PM =オフモード）では、ホストからのコマンドフローに応じて、ハードドライブによってセグメントの数を自動的に変更できます。

サーバーアプリケーションとデスクトップアプリケーションは、最適なパフォーマンスを得るためにディスクとは異なるキャッシュ操作を必要とするため、これらのタスクを最適に実行するための単一の構成を提供することは困難です。 Seagateによると、デスクトップアプリケーションは、隣接するセグメントが先読みするのを待たずに、多数の小さなデータセグメントに対する繰り返しの要求に迅速に応答するようにキャッシュを構成する必要があります。対照的に、サーバータスクでは、繰り返しのない要求で大量のシーケンシャルデータに対応するようにキャッシュを構成する必要があります。この場合、先読み中に隣接するセグメントからより多くのデータを格納するキャッシュの機能がより重要になります。したがって、デスクトップモードの場合、製造元は32セグメントの使用を推奨しています（以前のバージョンのCheetahでは16セグメントが使用されていました）。サーバーモードの場合、適応セグメント数はキャッシュ全体で3つから始まりますが、操作中に増加する可能性があります。。さまざまなアプリケーションのパフォーマンスに対するセグメント数の影響に関する実験では、4セグメントから64セグメントの範囲に制限し、テストとして、128セグメントを設定してディスクを「実行」します。 SeaTools Enterpriseプログラム（プログラムは、このディスク上のセグメント数が無効であることを報告しません）。

物理パラメータのテスト結果

異なる数のキャッシュメモリセグメントの線形読み取り速度グラフを提示することは意味がありません-それらは同じです。しかし、テストで測定されたUltra320 SCSIインターフェイスのパフォーマンスによると、非常に興味深い状況を観察できます。64セグメントで、一部のプログラムがインターフェイスの速度を誤って決定し始め、1桁以上低下します。

測定された平均アクセス時間によると、異なる数のキャッシュセグメント間の違いがより顕著になります。セグメンテーションが減少すると、WindowsのWindowsで測定された平均読み取りアクセス時間がわずかに増加し、PM=offで大幅に優れた読み取りが観察されます。モード。ただし、これらのデータに基づいてセグメントの数が非常に少ないか、逆に非常に大きいと主張することは困難です。この場合、追加の遅延を排除するために、読み取り時にディスクがプリフェッチを無視し始める可能性があります。

ドライブのライトバックキャッシュを有効にした読み取りと比較して、書き込み時にオペレーティングシステムによって測定された平均アクセス時間がどのように減少するかによって、レイジーディスクファームウェアの書き込みとドライブバッファへの書き込みデータのキャッシュのアルゴリズムの効率を判断できます。（テストでは常に有効になっています）。これを行うには、通常、C "T H2benchWテストの結果を使用しますが、今回は、512バイトのブロックで100％ランダムアクセスを使用した読み取りおよび書き込みパターンであるIOmeterプログラムのテストで画像を補足します。単一の要求キューの深さで（もちろん、以下の2つの図の平均書き込みアクセス時間は実際にこれを反映しているとは思わないでください） 物理的収納仕様！これは、テストを使用してプログラムで測定されたパラメータであり、ディスクバッファに書き込みをキャッシュすることの有効性を判断するために使用できます。 Cheetah15K.4の実際のメーカーが主張する平均書き込みアクセス時間は4.0+2.0 =6.0msです。ちなみに、質問を予想して、この場合（つまり、ディスクでレイジー書き込みが有効になっている場合）、ドライブは書き込みコマンドの正常な完了（GOODステータス）についてホストに報告します。磁気メディアに直接ではなく、キャッシュメモリに書き込まれます。これが、外部で測定された平均書き込みアクセス時間の値が、読み取り時の同様のパラメーターよりも低い理由です。

これらのテストの結果によると、小さなデータブロックのランダム書き込みをキャッシュする効率は、キャッシュセグメントの数に明確に依存しています。セグメントが多いほど良いです。 4つのセグメントを使用すると、効率が急激に低下し、平均書き込みアクセス時間はほぼ読み取り値まで増加します。また、「サーバーモード」では、この場合のセグメント数は明らかに32に近くなります。64セグメントと「128」セグメントの場合は完全に同じであり、上から64セグメントのソフトウェア制限を確認できます。

興味深いことに、512バイトのブロックでのランダムアクセスの最も単純なパターンでのIOmeterテストは、C "T H2BenchWテストとまったく同じ値を書き込みます（文字通り100分の1ミリ秒の精度で）が、読み取り時にはIOmeterすべてのシャーディング範囲でわずかに過大評価された結果を示しました-ランダムアクセス時間の他のテストとの差はおそらく0.1〜0.19msです 読んでいる間 IOmeterのいくつかの「内部」理由（または、このような測定に理想的に必要な、0バイトではなく512バイトのブロックサイズ）が原因です。ただし、IOmeterの「読み取り」結果は、AIDA32プログラムのディスクテストの結果と実質的に一致します。

アプリケーションのパフォーマンス

アプリケーションのドライブのパフォーマンステストに移りましょう。まず、ディスクがマルチスレッド用に最適化されているかどうかを調べてみましょう。これを行うために、私は伝統的にNBench 2.4プログラムでテストを使用します。このプログラムでは、100 MBのファイルがディスクに書き込まれ、複数の同時ストリームによってディスクから読み取られます。

この図を使用すると、オペレーティングシステムがファイルを操作するときに、実際の（平均アクセス時間の図のように合成ではない）条件でハードディスクをマルチスレッドで遅延書き込みするためのアルゴリズムの有効性を判断できます。複数の同時ストリームに書き込むときの両方のMaxtorSCSIドライブのリーダーシップは疑いの余地がありませんが、知多では、8〜16セグメントの領域で特定の最適値がすでに観察されていますが、値が高くなると低くなると、これらのセグメントでディスク速度が低下します。タスク。サーバーモードの場合、セグメントの数は明らかに32（精度は高い:)）であり、「128」セグメントは実際には64です。

マルチスレッド読み取りでは、Seagateドライブの状況はMaxtorドライブの状況よりも明らかに優れています。セグメンテーションの効果については、記録時と同様に、8セグメントに近い最適値が観察され（記録中は16セグメントに近かった）、非常に高いセグメンテーション（64）を使用すると、ディスク速度が大幅に低下します（同様に）録音中のように）。ここでのサーバーモードがホストの「市場を監視」し、セグメンテーションを書き込み時の32から読み取り時の〜8に変更することは喜ばしいことです。

ここで、WinBench99パッケージの「高度な」がまだ人気のあるDiskWinMark 99テストでドライブがどのように動作するかを見てみましょう。これらのテストは、「開始」だけでなく「中間」に対しても実行することを思い出してください。（ボリュームの観点から）2つのファイルシステムの物理メディア。図は平均結果を示しています。間違いなく、これらのテストはSCSIドライブの「プロファイル」ではないため、ここで結果を示します。テスト自体と、WinBench99テストを使用してディスク速度を判断することに慣れているユーザーに敬意を表します。これらのテストにより、デスクトップコンピュータでより一般的なタスクを実行するときに、これらのエンタープライズドライブのパフォーマンスがどの程度であるかがある程度確実に示されます。

明らかに、ここにも最適なセグメンテーションがあり、セグメントの数が少ないと、ディスクは表現力がなく、32セグメントで最もよく見えます（おそらく、Seagate開発者がデフォルトのデスクトップモード設定を16からに「シフト」したのはそのためです） 32セグメント）。ただし、オフィス（ビジネス）タスクのサーバーモードの場合、セグメンテーションは完全に最適ではありませんが、プロフェッショナル（ハイエンド）パフォーマンスの場合、セグメンテーションは最適化されているだけでなく、最適な「永続的な」セグメンテーションよりも大幅に優れています。どうやら、コマンドフローによって変化するのはテスト実行中なので、全体的なパフォーマンスが向上します。

残念ながら、「テスト中」のこのような最適化は、PCMakr04およびC"TH2BenchWパッケージのディスクの「デスクトップ」パフォーマンスを評価するための最近の「トラック」複雑なテストでは観察されません。

両方の（より正確には、10の異なる）「アクティビティトラック」で、サーバーモードインテリジェンスは、PCmark04の場合は約8セグメント、H2benchWの場合は16セグメントである最適な定数セグメンテーションよりも著しく劣っています。

これらのテストの両方で、4つのキャッシュセグメントが非常に望ましくなく、64も非常に望ましくないことが判明しました。この場合、どちらのサーバーモードに引き寄せられるかを判断するのは困難です。

もちろん、これらとは対照的に、まだ合成（現実に非常に似ていますが）テスト-AdobePhotoshopの一時ファイルを使用したディスクの速度の完全に「実際の」テストです。ここでは、状況ははるかに透過的です-セグメントが多いほど良いです！そして、サーバーモードはこれをほぼ「キャッチ」し、作業に32セグメントを使用しました（ただし、64セグメントの方が少し優れています）。

IntelIometerでのテスト

インテルIOmeterプログラムバージョン2003.5.10の対応するパターンに従った、さまざまなサーバー（データベース、ファイルサーバー、Webサーバー）およびワークステーション（ワークステーション）の操作など、SCSIストレージプロファイルでより一般的なタスクに移りましょう。

Maxtorはデータベースサーバーの模倣に最適であり、Seagateはサーバーモードを使用すると最も収益性が高くなりますが、実際には後者は32の永続セグメント（それぞれ約220 KB）に非常に近いです。この場合、より小さなまたはより大きなセグメンテーションはより悪いです。ただし、このパターンはリクエストのタイプに関しては単純すぎます。より複雑なパターンで何が起こるかを見てみましょう。

ファイルサーバーをシミュレートする場合、16個の永続的なセグメントが無視できるほど遅れていますが、適応型セグメンテーションが再びリードします（32個のセグメントは、かなり価値がありますが、ここではわずかに劣っています）。セグメンテーションが小さいと、大きなコマンドキューで劣化が観察され、大きすぎる場合（64）、キューは一般的に禁忌です。この場合、キャッシュセクターのサイズが小さすぎます（111 KB未満、つまり、メディア上で220ブロックのみ）、許容可能なデータボリュームを効果的にキャッシュします。

最後に、Webサーバーの場合、さらに興味深い画像が表示されます。コマンドキューが1つではない場合、サーバーモードは次のようになります。 誰でも 64を除くセグメンテーションレベル。ただし、単一のセグメンテーションではわずかに優れています。

上記のサーバー負荷をパターンとリクエストキュー（重み係数なし）で幾何平均した結果、32個の永続セグメントがわずかに遅れており、16個のセグメントも全体的に見栄えが良いものの、このようなタスクには適応シャーディングが最適であることがわかりました。。一般的に、Seagateの選択は非常に理解できます。

「ワークステーション」パターンに関しては、サーバーモードがここで明らかに最適です。

また、連続セグメンテーションに最適なのは16セグメントのレベルです。

今-私たちのIOmeterのパターンは、目的がデスクトップPCに近いものですが、エンタープライズドライブを明確に示しています。これは、「非常にプロフェッショナルな」システムでは、ハードドライブが大小のファイルを読み書きし、場合によってはファイルをコピーするためです。。また、IOmeterテストのこれらのパターンにおけるこれらのパターンのアクセスの性質（ディスクボリューム全体内のランダムアドレスによる）はサーバークラスのシステムでより一般的であるため、調査中のディスクに対するこれらのパターンの重要性は高くなります。

QD = 4での理解できないディップを除いて、サーバーモードでは大きなファイルの読み取りが再び優れています。ただし、これらの操作では、ディスクに少数の大きなセグメントが明らかに望ましいです（これは、原則として予測可能であり、ファイルのマルチスレッド読み取りの結果と非常によく一致しています。上記を参照してください）。

散発的記録逆に、大きなファイルはサーバーモードの知識には難しすぎるため、マルチスレッドファイルの書き込みの場合のように、8〜16セグメントのレベルで一定のセグメンテーションを行う方が有利です。上記を参照してください。これとは別に、大規模なキャッシュセグメンテーションはこれらの操作にとって非常に有害であることに注意してください-64セグメントのレベルで。ただし、大きな要求キューを使用する小さなファイルの読み取り操作には便利であることがわかります。

これがサーバーモードがアダプティブモードを選択するために使用するものだと思います-それらのグラフィックは非常に似ています。

同時に、小さなファイルをランダムなアドレスに書き込むと、64セグメントが再び失敗し、サーバーモードは明らかに最適な設定を使用しようとしますが、サーバーモードはキャッシュあたり8〜16セグメントのレベルの一定のセグメンテーションよりも劣ります（のみキュー64に32〜64のセグメントがあると、運が悪かった;））。

大きなファイルのコピーはサーバーモードの明らかな失敗です！ここでは、レベル16のセグメンテーションの方が明らかに収益性が高くなります（キュー4では8と32の方が悪いため、これが最適です）。

小さなファイルのコピーに関しては、ここでは8-16-32セグメントが実質的に同等であり、64セグメントを追い越しています（奇妙なことに）。サーバーモードは少し「気紛れ」です。

大小のファイルをランダムに読み取り、書き込み、コピーするためのデータの幾何平均の結果によると、最良の平均結果は、キャッシュあたりわずか4セグメントのレベル（つまり、セグメントサイズがそれ以上）の一定のセグメンテーションによって得られることがわかります。 1.5 MB以上！）、8セグメントと16セグメントはほぼ等しく、4セグメントの背後にはほとんどありませんが、64セグメントは明らかに禁忌です。アダプティブサーバーモードは、平均して、一定のセグメンテーションにわずかにしか影響しません。1％の損失は、ほとんど目立たないと見なすことができます。

デフラグメンテーションをシミュレートする場合、永続的なセグメンテーションのすべてのレベルがほぼ等しく、サーバーモードがわずかに有利である（同じ1％）ことに注意してください。

また、大小のブロックでのストリーミング読み取り/書き込みのパターンでは、少数のセグメントを使用する方がわずかに収益性が高くなりますが、ここでも、奇妙なことに、ここでのキャッシュメモリ構成のパフォーマンスの違いはホメオパシーです。

結論

レビューの第2部では、さまざまなタスクでのSeagate Cheetah 15K.4ドライブのパフォーマンスに対するキャッシュセグメンテーションの影響についてより詳細な調査を実施しましたが、開発者はキャッシュモードを自分たちが呼んだ方法で呼んだことに注意してください。サーバーモードでは、シャーディングは実際に実行中のタスクに合わせてキャッシュメモリを調整することが多く、これにより、特にIntelIOmeterのサーバーパターンやHigh-などの「重い」タスクを実行する場合に非常に良い結果が得られることがあります。ディスクWinMark99テストの終了、およびディスク周辺の小さなブロックのランダム読み取り...同時に、サーバーモードでのキャッシュメモリセグメンテーションレベルの選択は、最適ではないことがよくあります（分析の基準を改善するには、さらに作業が必要です。ホストコマンドストリーム）、次にデスクトップモードは、キャッシュごとに8、16、または32セグメントのレベルで固定セグメンテーションを提供します。さらに、タスクのタイプによっては、16と32を使用する方が有利な場合もあれば、8または4つのメモリセグメントのみを使用する場合もあります。後者の中には、マルチスレッドの読み取りと書き込み（ランダムとシーケンシャルの両方）、PCMark04のような「追跡」テスト、および同時の読み取りと書き込みを伴うスレッド化されたタスクがあります。ランダム書き込みアクセスの「合成」は、（任意のアドレスでの）レイジー書き込みの効率がセグメント数の減少とともに大幅に減少することを明確に示しています。つまり、2つの傾向の間には闘争があります。そのため、平均して、8メガバイトのバッファーあたり16または32セグメントを使用する方が効率的です。バッファサイズを2倍にすると、セグメント数を16〜32のレベルに維持する方が収益性が高いと予測できますが、各セグメントの容量が比例して増加するため、ドライブの平均パフォーマンスが向上します。大幅に増加する可能性があります。明らかに、64セグメントのキャッシュセグメンテーションでさえ、ほとんどのタスクで非効率になっていますが、バッファサイズが2倍になると非常に便利ですが、この場合は4または8セグメントを使用すると非効率になります。ただし、これらの結論は、オペレーティングシステムとアプリケーションがドライブでの動作を好むブロック、および使用されるファイルのサイズにも大きく依存します。環境が変化すると、最適なキャッシュセグメンテーションが一方向または別の方向にシフトする可能性があります。シーゲイトがサーバーモードの「インテリジェンス」を最適化することに成功することを願っています。サーバーモードは、この「システム依存性」と「タスク依存性」をある程度滑らかにすることができ、ホストコマンドフロー。

キャッシュメモリ、またはハードディスクバッファメモリと呼ばれるもの。それが何であるかわからない場合は、この質問に答えて、利用可能なすべての機能についてお知らせします。これは特殊なタイプのRAMであり、以前に読み取ったがまだ送信されていないデータを保存してさらに処理したり、システムが最も頻繁にアクセスする情報を保存したりするためのバッファーとして機能します。

PCシステムのスループットとドライブからのデータの読み取り速度に大きな違いがあるため、トランジットストレージの必要性が生じました。また、キャッシュメモリは、他のデバイス、つまりビデオカード、プロセッサ、ネットワークカードなどにあります。

ボリュームとは何ですか？それは何に影響しますか

バッファの量には特別な注意が必要です。多くの場合、HDDには8、16、32、および64MBのキャッシュが装備されています。 8〜16 MBの大きなファイルをコピーすると、パフォーマンスの点で大きな違いが目立ちますが、16〜32ではすでに目立ちません。 32から64の間で選択した場合、ほとんど何もありません。バッファには多くの場合重い負荷がかかることを理解する必要があります。この場合、バッファが大きいほど良いです。

最新のハードドライブは32MBまたは64MBを使用しますが、今日ではほとんどどこにも見つかりません。通常のユーザーの場合、最初の値と2番目の値の両方で十分です。さらに、これに加えて、パフォーマンスは、システムに組み込まれている独自のキャッシュのサイズによっても影響を受けます。特に十分な量のRAMを使用して、ハードドライブのパフォーマンスを向上させるのは彼です。

つまり、理論的には、ボリュームが大きいほど、パフォーマンスが向上し、より多くの情報がバッファに含まれ、ハードドライブにロードされない可能性がありますが、実際にはすべてが少し異なり、平均的なユーザーは、まれなケースを除いて、多くの違いに気付かないでしょう。もちろん、PCのパフォーマンスを大幅に向上させる最大サイズのデバイスを選択して購入することをお勧めします。ただし、これは経済的な可能性が許す場合にのみ行う必要があります。

目的

データの読み取りと書き込みを行うように設計されていますが、SCSIドライブでは、書き込みキャッシュが無効になっているデフォルト設定であるため、書き込みキャッシュの許可が必要になることはめったにありません。すでに述べたように、量は作業効率を改善するための決定的な要因ではありません。ハードドライブのパフォーマンスを向上させるには、バッファとの情報交換を整理することがより重要です。また、制御電子機器の機能や発生防止などの影響も大きく受けます。

最も頻繁に使用されるデータはバッファメモリに保存され、ボリュームによってこの最も保存される情報の容量が決まります。サイズが大きいため、データはキャッシュから直接ロードされ、物理的な読み取りを必要としないため、ハードドライブのパフォーマンスが大幅に向上します。

物理的な読み取り-ハードディスクとそのセクターへの直接システムアクセス。このプロセスはミリ秒単位で測定され、かなり長い時間がかかります。同時に、HDDは、ハードドライブに物理的にアクセスして要求された場合よりも100倍以上高速にデータを送信します。つまり、ホストバスがビジーの場合でもデバイスが動作できるようにします。

主な利点

バッファメモリには多くの利点があります。その主な利点は、最小限の時間で済む高速データ処理ですが、ドライブのセクターへの物理アクセスには、ディスクヘッドが必要なデータセクションを見つけて読み取りを開始するまでに一定の時間が必要です。彼ら。さらに、最大のストレージを備えたハードドライブは、コンピューターのプロセッサーの負荷を大幅に軽減する可能性があります。したがって、プロセッサの使用は最小限に抑えられます。

バッファリング機能によりハードドライブの効率と速度が大幅に向上するため、本格的なアクセラレータと呼ぶこともできます。しかし、今日、技術の急速な発展に伴い、それは以前の重要性を失っています。これは、最新のモデルのほとんどが32MBと64MBであり、ドライブが正常に機能するのに十分であるためです。上記のように、コストの違いが効率の違いに対応する場合にのみ、違いを過払いすることができます。

結論として、バッファメモリは、それが何であれ、同じデータが繰り返しアクセスされ、そのサイズがキャッシュサイズ以下である場合にのみ、特定のプログラムまたはデバイスのパフォーマンスを向上させると言いたいです。コンピューターでの作業に小さなファイルを積極的に操作するプログラムが含まれる場合は、最も多くのストレージを備えたHDDが必要です。

現在のキャッシュサイズを確認する方法

必要なのは、無料のプログラムをダウンロードしてインストールすることだけです HDTune。起動後、「情報」セクションに移動すると、ウィンドウの下部に必要なすべてのパラメータが表示されます。

新しいデバイスを購入する場合は、必要なすべての特性がボックスまたは添付の説明書に記載されています。別のオプションは、オンラインで調べることです。

PC用のハードドライブの選択は非常に責任のある作業です。結局のところ、それは公式情報とあなたの個人情報の両方のメインリポジトリです。この記事では、磁気ドライブを購入する際に注意する必要があるHDDの主な特性について説明します。

序章

コンピュータを購入するとき、多くのユーザーは、モニター、プロセッサー、ビデオカードなどのコンポーネントの特性に焦点を合わせることがよくあります。そして、ハードドライブ（コンピューターの俗語ではハードドライブ）のようなPCの不可欠なコンポーネントであるバイヤーは、他の重要なパラメーターを事実上無視して、そのボリュームのみに基づいて購入することがよくあります。それでも、ハードドライブを選択するための有能なアプローチは、コンピューターでのさらなる作業中の快適さの保証の1つであり、経済的な節約でもあります。

ハードディスクドライブまたはハードディスクドライブ（HDD）は、最近のほとんどのコンピューターのメインストレージデバイスであり、映画、ゲーム、写真、音楽などのユーザーが必要とする情報だけでなく、オペレーティングシステムも保存します。すべてのインストールされたプログラム。したがって、実際には、コンピュータ用のハードドライブの選択には十分な注意を払う必要があります。 PCのいずれかの要素に障害が発生した場合は、交換できることを忘れないでください。この状況での唯一のマイナス点は、修理または新しい部品の購入のための追加の経済的コストです。ただし、ハードドライブの障害は、予期しないコストに加えて、すべての情報の損失につながる可能性があり、オペレーティングシステムと必要なすべてのプログラムを再インストールする必要があります。この記事の主な目的は、初心者のPCユーザーが、コンピューターの特定の「ユーザー」の要件を最もよく満たすハードドライブモデルを選択できるようにすることです。

まず、ハードドライブをインストールするコンピューターデバイスと、このデバイスを使用する予定の目的を明確に決定する必要があります。最も一般的なタスクに基づいて、条件付きでそれらをいくつかのグループに分割できます。

一般的なタスク（ドキュメントの操作、ワールドワイドウェブの広がりの「サーフィン」、データ処理、およびプログラムの操作）用のモバイルコンピューター。
ゲームやリソースを大量に消費するタスクに対応する強力なモバイルコンピュータ。
オフィスタスク用のデスクトップコンピュータ。
生産性の高いデスクトップコンピューター（マルチメディア、ゲーム、オーディオ、ビデオ、および画像処理を使用）。
マルチメディアプレーヤーとデータストレージ。
外付け（ポータブル）ドライブを組み立てる。

コンピュータを操作するためのリストされたオプションの1つに従って、その特性に応じて適切なハードドライブモデルの選択を開始できます。

フォームファクタ

フォームファクターは、ハードドライブの物理的なサイズです。今日、家庭用コンピュータのほとんどのドライブは、幅が2.5インチまたは3.5インチです。 1つ目は小さいので、ラップトップにインストールするように設計されており、2つ目は固定システムユニットにインストールするように設計されています。もちろん、必要に応じて、2.5インチドライブをデスクトップPCにインストールすることもできます。

1.8 "、1"、さらには0.85"のサイズの小型の磁気ドライブもあります。しかし、これらのハードドライブはそれほど一般的ではなく、超小型コンピュータ（UMPC）、デジタルカメラ、PDA、その他の機器など、コンポーネントの小型化と軽量化が非常に重要な特定のデバイスに焦点を当てています。この記事ではそれらについては説明しません。

ドライブが小さいほど、ドライブは軽くなり、実行に必要な電力は少なくなります。したがって、2.5インチフォームファクタのハードドライブは、外付けドライブの3.5インチモデルをほぼ完全に置き換えました。実際、大型の外付けドライブを操作するには、コンセントからの追加の電力が必要ですが、弟はUSBポートからの電力だけで満足しています。したがって、ポータブルドライブを自分で組み立てる場合は、この目的で2.5インチHDDを使用することをお勧めします。軽量でコンパクトなソリューションになり、電源を携帯する必要がなくなります。

固定システムユニットへの2.5インチドライブの設置に関しては、そのような決定はあいまいに見えます。なんで？読む。

容量

ドライブの主な特徴の1つ（この点では、ハードドライブも例外ではありません）はその容量（またはボリューム）であり、今日、一部のモデルでは4テラバイト（1テラバイトで1024 GB）に達します。約5年前、このようなボリュームは素晴らしいように見えたかもしれませんが、現在のOSビルド、最新のソフトウェア、高解像度のビデオと写真、およびかなり堅固な「重量」を持つ3次元コンピュータービデオゲームには、大きなハードが必要です。ドライブ容量。そのため、最近のゲームの中には、正常に機能するために12ギガバイト以上のハードディスクの空き容量が必要なものがあり、1時間半のHD品質の映画のストレージには20GB以上が必要になる場合があります。

現在まで、2.5インチの磁気メディアの容量は160GBから1.5TBの範囲です（最も一般的なボリュームは250 GB、320 GB、500 GB、750 GB、および1 TBです）。デスクトップ用の3.5インチドライブはより容量が大きく、160GBから4TBのデータを保存できます（最も一般的なサイズは320GB、500GB、1TB、2TB、3TBです）。

HDDの容量を選択するときは、1つの重要な詳細を考慮してください。ハードドライブの容量が大きいほど、1GBの情報ストレージの価格が低くなります。たとえば、320 GBのデスクトップハードドライブの価格は1600ルーブル、500 GBの場合は1650ルーブル、1TBの場合は1950ルーブルです。最初のケースでは、ギガバイトのデータストレージのコストは5ルーブル（1600/320 = 5）、2番目のケースでは3.3ルーブル、3番目のケースでは1.95ルーブルです。もちろん、そのような統計は、非常に大きなディスクを購入する必要があることを意味するものではありませんが、この例では、320ギガバイトのディスクを購入することはお勧めできないことは明らかです。

コンピュータを主にオフィスタスクに使用する場合は、もちろん巨大なアーカイブを保存する必要がない限り、250〜320GB以下の容量のハードドライブで十分です。コンピュータ上のドキュメントの。同時に、前述のように、容量が500GB未満のハードドライブを購入することは不採算です。 50から200ルーブルを節約したので、最終的にはギガバイトのデータストレージあたり非常に高いコストが発生します。同時に、この事実は両方のフォームファクタのディスクに当てはまります。

グラフィックやビデオを操作するゲームまたはマルチメディアPCを構築し、新しい映画や音楽アルバムをハードドライブに大量にダウンロードする予定ですか？次に、デスクトップPCの場合は1 TB以上、モバイルPCの場合は750GB以上の容量のハードドライブを選択することをお勧めします。ただし、もちろん、ハードドライブ容量の最終的な計算は、ユーザーの特定のニーズを満たす必要があります。この場合、推奨事項のみを示します。

これとは別に、人気が高まっているデータストレージ（NAS）およびマルチメディアプレーヤー用のシステムは注目に値します。原則として、このような機器には、できれば少なくとも2TBの容量の大きな3.5インチディスクがインストールされます。結局のところ、これらのデバイスは大量のデータの保存に重点を置いています。つまり、デバイスにインストールされているハードドライブは、1GBの情報を保存するための最低価格で容量が大きい必要があります。

ディスクの形状、プラッター、記録密度

ハードドライブを選択するときは、「多ければ多いほど良い」という原則に従って、その総容量だけに盲目的に焦点を当てるべきではありません。記録密度や使用するプラッターの数など、他にも重要な特性があります。結局のところ、ハードドライブのボリュームだけでなく、データの書き込み/読み取りの速度もこれらの要因に直接依存します。

少し余談をして、最新のハードディスクドライブの設計機能について少し話しましょう。データは、強磁性フィルムで覆われたプレートと呼ばれるアルミニウムまたはガラスのディスクに記録されます。プレートの表面にある数千の同心トラックの1つからデータを読み書きする場合、「ロッカーアーム」と呼ばれることもある特別なロータリーポジショナーブラケットにある読み取りヘッドが責任を負います。この手順は、ディスクとヘッドが直接（機械的に）接触することなく行われ（互いに約7〜10 nmの距離にあります）、損傷の可能性に対する保護とデバイスの長い耐用年数を提供します。各プレートには2つの作業面があり、2つのヘッド（各側に1つ）があります。

アドレス空間を作成するために、磁気ディスクの表面はトラックと呼ばれる多くの円形の領域に分割されます。次に、トラックは等しいセグメント（セクター）に分割されます。このようなリング構造のため、プレートの形状、またはむしろそれらの直径は、情報の読み取りおよび書き込みの速度に影響を与えます。

ディスクの外縁に近いほど、トラックの半径が大きくなり（長さが長くなり）、より多くのセクターが含まれるため、デバイスが1回転で読み取ることができる情報が増えます。したがって、ディスクの外側のトラックでは、この領域の読み取りヘッドが、中心に近い内側のトラックよりも一定の時間内により長い距離を克服するため、データ転送速度が高くなります。したがって、直径3.5インチのディスクは、直径2.5インチのディスクよりもパフォーマンスが優れています。

ハードディスク内に一度に複数のプラッターを配置でき、それぞれが特定の最大量のデータを記録できます。厳密に言えば、これは記録の密度を決定し、1平方インチあたりのギガビット（Gb /インチ2）またはプラッターあたりのギガバイト（GB）で測定されます。この値が大きいほど、プレートの1つのトラックに配置される情報が多くなり、記録の実行が速くなり、その後の情報配列の読み取り（ディスクの回転速度に関係なく）が速くなります。

ハードドライブの総容量は、ハードドライブに配置された各プレートの容量の合計です。たとえば、2007年に登場した、容量が1000 GB（1TB）の最初の商用ドライブには、それぞれ200GBの密度のプラッターが5つもありました。しかし、技術の進歩は止まらず、2011年には垂直磁気記録技術の向上により、日立は今日の大容量ハードドライブに普及している最初の1TBプラッターを発表しました。

ハードドライブのプラッタの数を減らすことには、いくつかの重要な利点があります。

データ読み取り時間の短縮。
エネルギー消費と発熱を削減します。
信頼性とフォールトトレランスの向上。
重量と厚みを減らす。
コスト削減。

現在まで、コンピュータ市場には同時に、異なる記録密度のプレートを使用するハードドライブのモデルがあります。これは、同じボリュームのハードドライブが完全に異なる数のプラッターを持つ可能性があることを意味します。最も効率的なソリューションを探している場合は、磁気プラッタの数が最も少なく、記録密度が高いHDDを選択することをお勧めします。しかし、問題は、ほとんどのコンピューターストアでは、ディスクの特性の説明に、上記のパラメーターの値が見つからないことです。また、メーカーの公式サイトでもこの情報が抜けていることが多いです。その結果、通常の一般ユーザーにとって、これらの特性は、アクセスできないため、ハードドライブを選択するときに必ずしも決定的ではありません。それでも、購入する前に、これらのパラメーターの値を確実に確認することをお勧めします。これにより、最も高度で最新の特性を備えたハードドライブを選択できます。

主軸速度

ハードディスクの性能は、記録密度だけでなく、その中に置かれた磁気ディスクの回転速度にも直接依存します。ハードドライブ内のすべてのプレートは、スピンドルと呼ばれるその内部軸にしっかりと取り付けられており、全体として一緒に回転します。プレートの回転が速いほど、読み取る必要のあるセクターが早くなります。

据え置き型の家庭用コンピュータでは、動作速度が5400、5900、7200、または10,000rpmのハードドライブモデルが使用されます。スピンドル速度が5400rpmのユニットは、一般に、高速の競合製品よりも静かで、発熱が少なくなります。高速のハードドライブは、パフォーマンスが向上しますが、同時にエネルギーを大量に消費します。

一般的なオフィスPCの場合、スピンドル速度が5400rpmのドライブで十分です。また、このようなディスクは、マルチメディアプレーヤーやデータストレージへのインストールに最適です。マルチメディアプレーヤーやデータストレージでは、消費電力や熱放散の削減よりも情報転送の速度が重要な役割を果たします。

その他の場合、ほとんどの場合、プレートの回転速度が7200rpmのディスクが使用されます。これは、ミッドレンジコンピューターとハイエンドコンピューターの両方に当てはまります。このようなモデルのハードドライブは非常にノイズが多く、1ギガバイトの情報を格納するコストがかなり高いため、回転速度10,000rpmのHDDを使用することは比較的まれです。さらに、近年、ユーザーは高性能磁気ディスクの代わりにソリッドステートドライブを使用することをますます好むようになっています。

2.5インチドライブが支配するモバイルセクターでは、最も一般的なスピンドル速度は5400rpmです。ポータブルデバイスでは、低消費電力と部品の低レベルの加熱が重要であるため、これは驚くべきことではありません。しかし、生産性の高いラップトップの所有者を忘れませんでした。市場には、回転速度7200 rpmのモデルが多数あり、回転速度10,000rpmのVelociRaptorファミリーのメンバーもいくつかあります。最も強力なモバイルPCでも後者を使用することの便宜性は非常に疑わしいですが。私たちの意見では、非常に高速なディスクサブシステムをインストールする必要がある場合は、ソリッドステートドライブに注意を払うことをお勧めします。

接続インターフェース

小型および大型のハードドライブを含むほとんどすべての最新モデルは、SATA（Serial ATA）シリアルインターフェイスを使用してパーソナルコンピュータのマザーボードに接続されています。非常に古いコンピュータを使用している場合は、パラレルPATA（IDE）インターフェイスを使用して接続できます。しかし、今日の店舗でのそのようなハードドライブの品揃えは、それらの生産がほぼ完全に停止しているため、非常に少ないことを覚えておいてください。

SATAインターフェースに関しては、市場には2つのディスクオプションがあります。SATAIIまたはSATAIIIバスを介した接続です。最初のオプションでは、ディスクとRAM間の最大データ転送速度は300 MB / s（最大3 Gb / sのバス帯域幅）であり、2番目のオプションでは-600 MB / s（最大6 Gb / sのバス帯域幅）です。）。 SATA IIIインターフェースでは、電力管理もわずかに改善されています。

実際には、従来のハードドライブでは、SATAIIインターフェイスの帯域幅で十分です。実際、最も生産性の高いHDDモデルでも、プラッターからデータを読み取る速度は200 MB/sをほとんど超えません。もう1つは、データが磁気プラッターではなくフラッシュメモリに保存されるソリッドステートドライブです。フラッシュメモリからの読み取り速度は何倍も速く、500MB/秒を超える値に達する可能性があります。

SATAインターフェイスのすべてのバージョンは、交換プロトコル、コネクタ、およびケーブルのレベルで相互の互換性を維持していることに注意してください。つまり、SATA IIIインターフェイスを備えたハードドライブは、SATA Iコネクタを介してマザーボードに簡単に接続できますが、最大ディスクスループットは古いリビジョンの機能によって制限され、150 MB/sになります。

バッファメモリ（キャッシュ）

バッファメモリは、ディスク操作中にインターフェイスを介したデータの読み取り、書き込み、および転送の速度の差を平準化（平滑化）するために使用される高速中間メモリ（通常は標準タイプのRAM）です。ハードドライブキャッシュは、最後に読み取られたがまだ処理のために転送されていないデータ、または再度要求できるデータを保存するために使用できます。

前のセクションでは、ハードドライブのパフォーマンスとインターフェイスの帯域幅の違いについてすでに説明しました。最新のハードドライブでのトランジットストレージの必要性を決定するのはこの事実です。したがって、データが磁気プラッタに書き込まれている間、または磁気プラッタから読み取られている間、システムは、待機することなく、キャッシュに格納されている情報を独自のニーズに使用できます。

2.5インチフォームファクタで作成された最新のハードドライブのクリップボードのサイズは、8、16、32、または64MBです。古い3.5インチの兄弟の最大バッファメモリ値は128MBです。モバイルセクターでは、8MBと16MBのキャッシュを備えたディスクが最も一般的です。デスクトップPC用のハードドライブの中で、最も一般的なバッファサイズは32MBと64MBです。

理論的には、キャッシュが大きいほど、ディスクのパフォーマンスが向上するはずです。しかし実際には、これが常に当てはまるとは限りません。クリップボードがハードドライブのパフォーマンスに実質的に影響を与えないさまざまなディスク操作があります。たとえば、これは、プレートの表面からデータを順番に読み取る場合や、大きなファイルを操作する場合に発生する可能性があります。さらに、キャッシュの効率は、バッファーを操作する際のエラーを防ぐことができるアルゴリズムの影響を受けます。そしてここでは、キャッシュが小さいが操作のための高度なアルゴリズムを備えたディスクは、クリップボードが大きい競合他社よりも生産性が高いことが判明する可能性があります。

したがって、最大量のバッファメモリを追跡する価値はありません。特に、大きなキャッシュ容量に対して大幅に過大な支払いをする必要がある場合。さらに、メーカー自身が、特定のディスクモデルのクラスと特性に基づいて、製品に最も効率的なキャッシュサイズを装備しようとしています。

その他の特徴

結論として、ハードドライブの説明で遭遇する可能性のある残りの特性のいくつかを簡単に見てみましょう。

信頼性または平均故障間隔（ MTBF） -最初の故障または修理が必要になるまでのハードドライブの平均期間。通常、時間単位で測定されます。このパラメータは、サーバーステーションやファイルストレージ、およびRAIDアレイで使用されるディスクにとって非常に重要です。原則として、特殊な磁気ドライブの平均動作時間は800,000〜1,000,000時間です（たとえば、WDのREDシリーズまたはSeagateのConstellationシリーズ）。

騒音レベル -動作中にハードドライブの要素によって生成されるノイズ。デシベル（dB）で測定されます。これは主に、ヘッドの位置決め中に発生するノイズ（パチパチ音）とスピンドルの回転によるノイズ（ガサガサ音）で構成されます。原則として、スピンドル速度が遅いほど、ハードドライブは静かに動作します。ハードドライブのノイズレベルが26dB未満の場合、ハードドライブはクワイエットと呼ばれます。

消費電力 -長いバッテリ寿命が重視されるモバイルデバイスにインストールされたドライブの重要なパラメータ。また、ハードドライブの熱放散はエネルギー消費量に直接依存します。これはポータブルPCにとっても重要です。原則として、エネルギー消費量のレベルはディスクの表紙にメーカーによって示されていますが、これらの数値を盲目的に信頼するべきではありません。多くの場合、それらは現実からかけ離れているため、特定のドライブモデルの消費電力を本当に知りたい場合は、インターネットで独立したテスト結果を検索することをお勧めします。

ランダムアクセス時間 -ミリ秒単位で測定された、磁気プレートの任意のセクション上でのディスク読み取りヘッドの位置決めが実行される平均時間。ハードドライブ全体のパフォーマンスに影響を与える非常に重要なパラメータ。位置決め時間が短いほど、データのディスクへの書き込みまたはディスクからの読み取りが速くなります。 2.5ミリ秒（一部のサーバーディスクモデルの場合）から14ミリ秒まで可能です。平均して、パーソナルコンピュータ用の最新のディスクの場合、このパラメータの範囲は7〜11ミリ秒です。非常に高速なモデルもありますが、たとえば、平均ランダムアクセス時間が3.6ミリ秒のWDVelociraptorです。

結論

結論として、ますます人気が高まっているハイブリッド磁気ドライブ（SSHD）について少しお話したいと思います。このタイプのデバイスは、従来のハードディスクドライブ（HDD）と、追加のキャッシュメモリとして機能する小型のソリッドステートドライブ（SSD）を組み合わせたものです。したがって、開発者は2つのテクノロジの主な利点である磁気プレートの大容量とフラッシュメモリの速度を一緒に使用しようとしています。同時に、ハイブリッドドライブのコストは新しいSSDのコストよりもはるかに低く、従来のHDDよりもわずかに高くなっています。

このテクノロジーの可能性にもかかわらず、これまでのところ、ハードドライブ市場のSSHDドライブは、2.5インチフォームファクタの少数のモデルでしか表現されていません。シーゲイトはこのセグメントで最も活発ですが、競合他社のWestern Digital（WD）と東芝もすでにハイブリッドソリューションを発表しています。これはすべて、SSHDハードドライブの市場が発展することへの期待を残し、近い将来、モバイルコンピュータだけでなくデスクトップPC向けにもそのようなデバイスの新しいモデルが販売されるのを目にするでしょう。

これで、コンピューターのハードドライブのすべての主な特性を調べたレビューは終わりです。この資料に基づいて、適切な最適なパラメータを使用して、あらゆる目的のハードドライブを選択できることを願っています。

ハードドライブ（ハードドライブ、HDD）は、コンピューターの最も重要な部分の1つです。結局のところ、プロセッサ、ビデオカードなどが故障した場合、新しい購入のためにお金を失ったことだけを後悔していると感じます。ハードドライブが故障した場合、取り返しのつかないほど重要なデータを失うリスクがあります。コンピュータ全体の速度もハードドライブに依存します。適切なハードドライブを選択する方法を考えてみましょう。

ハードディスクタスク

コンピュータ内のハードドライブの仕事は、情報を非常に迅速に保存および取得することです。ハードドライブは、コンピュータ業界の驚くべき発明です。物理法則を使用して、この小さなデバイスはほぼ無制限の量の情報を保存します。

ハードディスクタイプ

IDE-古いハードドライブは古いマザーボードに接続するためのものです。

SATA-置き換えられたIDEハードドライブは、より高いデータ転送速度を備えています。

SATAインターフェースにはさまざまなモデルがあり、データ交換の速度が同じで、さまざまなテクノロジーをサポートしている点で互いに異なります。

SATAの転送速度は最大150Mb/sです。
SATAII-最大300Mb/秒の転送速度
SATAIII-最大600Mb/秒の転送速度

SATA-3は、2010年の初めから、ごく最近生産され始めました。このようなハードドライブを購入するときは、コンピュータの製造年（アップグレードなし）に注意する必要があります。この日付よりも低い場合、このハードドライブは機能しません。 HDD-SATA、SATA 2は同じ接続コネクタを持ち、相互に互換性があります。

ハードディスク容量

自宅のほとんどのユーザーが使用する最も一般的なハードドライブの容量は、250、320、500ギガバイトです。数はさらに少なくなりますが、120、80ギガバイトはますます少なくなり、販売されなくなりました。非常に大きな情報を保存できるようにするために、1、2、4テラバイトのハードドライブがあります。

ハードドライブの速度とキャッシュ

ハードドライブを選択するときは、その速度（スピンドル速度）に注意することが重要です。コンピュータ全体の速度はこれに依存します。通常の駆動速度は5400および7200rpmです。

バッファメモリ（キャッシュメモリ）の容量は、ハードディスクの物理メモリです。このようなメモリには、8、16、32、64メガバイトのサイズがいくつかあります。ハードドライブのRAMの速度が速いほど、データ転送速度は速くなります。

拘留されて

購入する前に、マザーボードに適したハードドライブ（IDE、SATA、またはSATA 3）を確認してください。ディスクの回転速度とバッファメモリの量の特性を確認します。これらは、注意が必要な主な指標です。また、メーカーとお客様に合ったボリュームも検討しています。

お買い物の成功をお祈りしております！

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システム管理など

キャッシュを使用すると、物理ディスクアクセスの数が減るため、ハードドライブのパフォーマンスが向上します。また、ホストバスがビジーの場合でも、ハードドライブが機能するようになります。最近のほとんどのドライブのキャッシュサイズは8〜64メガバイトです。これは、前世紀の90年代の平均的なコンピューターのハードドライブのサイズよりもさらに大きいものです。

キャッシュはシステム内のドライブの速度を上げるという事実にもかかわらず、欠点もあります。手始めに、キャッシュは、プラッターの異なる端にある情報のランダムな要求でドライブを高速化することはありません。そのような要求はプリフェッチでは意味がないためです。また、大量のデータを読み取る場合、キャッシュはまったく役に立ちません。通常は非常に小さく、たとえば、80メガバイトのファイルをコピーする場合、16メガバイトのバッファがあり、現在では通常ですが、コピーされたファイルの20％弱しかキャッシュに収まりません。

キャッシュはシステム内のドライブの速度を上げますが、欠点もあります。手始めに、キャッシュは、プラッターの異なる端にある情報のランダムな要求でドライブを高速化することはありません。そのような要求はプリフェッチでは意味がないためです。また、大量のデータを読み取る場合はまったく役に立ちません。通常はかなり小さいです。たとえば、現在の通常の16メガバイトのバッファを使用して80メガバイトのファイルをコピーする場合、コピーされたファイルの20％弱しかキャッシュに収まりません。

近年、ハードドライブメーカーは自社製品のキャッシュ容量を大幅に増やしています。 90年代後半でも、256キロバイトがすべてのドライブの標準であり、ハイエンドデバイスのみが512キロバイトのキャッシュを備えていました。現在、8メガバイトのキャッシュはすでにすべてのドライブの事実上の標準になっていますが、最も生産性の高いモデルの容量は32メガバイトまたは64メガバイトです。ドライブのバッファが急速に大きくなった理由は2つあります。その1つが、同期メモリチップの価格の急激な下落です。 2番目の理由は、キャッシュサイズを2倍または4倍にすることで、ドライブの速度に大きな影響を与えるというユーザーの信念です。

もちろん、ハードディスクキャッシュのサイズは、オペレーティングシステムのドライブの速度に影響しますが、ユーザーが想像するほどではありません。メーカーは、ユーザーのキャッシュサイズへの信頼を利用して、標準モデルの約4倍のキャッシュサイズをパンフレットで主張しています。ただし、同じハードドライブを16メガバイトと64メガバイトのバッファサイズで比較すると、加速の結果は数パーセントであることがわかります。これは何につながりますか？さらに、キャッシュサイズの非常に大きな違い（たとえば、512キロバイトと64メガバイトの間）だけが、ドライブの速度に大きな影響を与えます。また、ハードドライブバッファのサイズはコンピュータメモリと比較して非常に小さく、多くの場合、「ソフト」キャッシュ、つまり、ファイルシステムで操作をキャッシュするためにオペレーティングシステムによって編成され、次の場所にある中間バッファであることも覚えておく必要があります。コンピュータのメモリは、多くの場合、ドライブの動作に大きく貢献します。

幸い、キャッシュにはより高速なバージョンがあります。コンピューターがドライブにデータを書き込み、それらがキャッシュに入り、ドライブは書き込みが完了したことをシステムに即座に応答します。ドライブはコンピュータを「だまして」必要なデータのみをキャッシュに書き込み、その後ディスクへの書き込みを開始しましたが、コンピュータはドライブが非常に迅速にデータを書き込むことができたと信じて動作を続けます。このテクノロジーは、ライトバックキャッシングと呼ばれます。

このリスクのため、一部のワークステーションはまったくキャッシュしません。最新のドライブでは、書き込みキャッシュモードを無効にすることができます。これは、データの正確さが非常に重要なアプリケーションでは特に重要です。なぜならこのタイプのキャッシュはドライブの速度を大幅に向上させますが、通常、停電によるデータ損失のリスクを軽減する他の方法に頼っています。最も一般的な方法は、コンピューターを無停電電源装置に接続することです。さらに、最近のすべてのドライブには「フラッシュ書き込みキャッシュ」機能があり、ドライブにキャッシュからサーフェスにデータを書き込むように強制しますが、システムはこのコマンドを盲目的に実行する必要があります。キャッシュにデータがあるかどうかはまだわかりません。電源がオフになるたびに、最新のオペレーティングシステムはこのコマンドをハードドライブに送信し、次にヘッドをパークするコマンドが送信されます（ただし、電圧が下がるとすべての最新のドライブが自動的にヘッドをパークするため、このコマンドは送信できませんでした）最大許容レベル）、その後のみコンピュータの電源がオフになります。これにより、ユーザーデータの安全性とハードドライブの正しいシャットダウンが保証されます。

sysadminstvo.ru

ハードドライブキャッシュ

05.09.2005

最近のすべてのドライブには、バッファとも呼ばれるキャッシュが組み込まれています。このキャッシュの目的は、CPUキャッシュと同じではありません。キャッシュの機能は、高速デバイスと低速デバイス間のバッファリングです。ハードディスクの場合、キャッシュは、ディスクからの最後の読み取りの結果を一時的に保存するため、および少し後で要求される可能性のある情報をプリフェッチするために使用されます。たとえば、現在要求されているセクターの数セクター後です。

キャッシュを使用すると、物理ディスクアクセスの数が減るため、ハードドライブのパフォーマンスが向上します。また、ホストバスがビジーの場合でも、ハードドライブが機能するようになります。最近のほとんどのドライブのキャッシュサイズは2〜8メガバイトです。ただし、最先端のSCSIドライブには最大16メガバイトのキャッシュがあり、これは前世紀の90年代の平均的なコンピューターよりもさらに多くなります。

誰かがディスクキャッシュについて話すとき、ほとんどの場合、それはハードディスクキャッシュではなく、この特定のオペレーティングシステムでの読み取り/書き込み手順を高速化するためにオペレーティングシステムによって割り当てられた特定のバッファであることに注意してください。

ハードドライブのキャッシュが非常に重要である理由は、ハードドライブ自体の速度とハードドライブのインターフェイスの速度の大きな違いです。必要なセクターを検索すると、ミリ秒全体が経過します。頭を動かし、目的のセクターを待つのに時間がかかります。現代のパーソナルコンピュータでは、1ミリ秒でもかなりの量です。一般的なIDE/ATAドライブでは、16Kブロックのデータをキャッシュからコンピューターに転送する時間は、表面からデータを見つけて読み取るのにかかる時間よりも約100倍速くなります。これが、すべてのハードドライブに内部キャッシュがある理由です。

もう1つの状況は、データをディスクに書き込むことです。キャッシュを使用して、同じ16キロバイトのデータブロックを書き込む必要があるとします。ウィンチェスターは、このデータブロックを即座に内部キャッシュに転送し、磁気ディスクの表面にデータを書き込むと同時に、要求に対して再び解放されたことをシステムに報告します。表面からセクターを順次読み取る場合、キャッシュはもはや大きな役割を果たしません。この場合、シーケンシャル読み取り速度とインターフェイス速度はほぼ同じです。

ハードドライブのキャッシュ操作の一般的な概念

キャッシュの最も単純な原則は、要求されたセクターだけでなく、その後のいくつかのセクターのデータを格納することです。原則として、ハードディスクからの読み取りは512バイトのブロックではなく、4096バイトのブロックで行われます（クラスターのサイズは異なる場合があります）。キャッシュはセグメントに分割され、各セグメントは1ブロックのデータを格納できます。ハードドライブに要求が行われると、ドライブコントローラは最初に、要求されたデータがキャッシュにあるかどうかを確認し、キャッシュにある場合は、表面に物理的にアクセスせずにすぐにコンピュータに発行します。キャッシュにデータがなかった場合は、最初にデータが読み取られてキャッシュに入力されてから、コンピューターに転送されます。なぜならキャッシュのサイズは制限されており、キャッシュピースは常に更新されます。通常、最も古いピースが新しいピースに置き換えられます。これは、循環バッファまたは循環キャッシュと呼ばれます。

ドライブのパフォーマンスを向上させるために、メーカーはキャッシュによる作業速度を上げるためのいくつかの方法を考え出しました。

アダプティブセグメンテーション。通常、キャッシュは同じサイズのセグメントに分割されます。リクエストのサイズは異なる可能性があるため、これによりキャッシュブロックが不必要に消費されます。 1つのリクエストは固定長のセグメントに分割されます。最近の多くのドライブは、要求サイズを決定し、特定の要求のセグメントサイズを調整することによってセグメントサイズを動的に変更します。これにより、効率が向上し、セグメントサイズが増減します。セグメントの数も変わる可能性があります。このタスクは、固定長セグメントを使用した操作よりも複雑であり、キャッシュ内のデータの断片化につながる可能性があり、ハードディスクマイクロプロセッサの負荷が増加します。
オーバーサンプリング。ハードディスクのマイクロプロセッサは、現時点で要求されたデータと以前の時点での要求の分析に基づいて、まだ要求されていないが、この可能性が高いキャッシュデータにロードします。プリフェッチの最も単純なケースは、現在要求されているデータよりも少し離れた追加のデータをキャッシュにロードすることです。統計的には、後で要求される可能性が高くなります。プリフェッチアルゴリズムがドライブのファームウェアに正しく実装されている場合、さまざまなファイルシステムおよびさまざまなデータタイプでの動作速度が向上します。
ユーザーコントロール。ハイテクハードドライブには、ユーザーがすべてのキャッシュ操作を正確に制御できるようにする一連のコマンドがあります。これらのコマンドには、キャッシュの有効化と無効化、セグメントサイズの管理、アダプティブセグメンテーションとプリフェッチの有効化と無効化などが含まれます。

キャッシュはシステム内のドライブの速度を上げるという事実にもかかわらず、欠点もあります。手始めに、キャッシュは、プラッターの異なる端にある情報のランダムな要求でドライブを高速化することはありません。そのような要求はプリフェッチでは意味がないためです。また、大量のデータを読み取る場合、キャッシュはまったく役に立ちません。通常は非常に小さいです。たとえば、10メガバイトのファイルをコピーする場合、現在の通常の2メガバイトのバッファでは、コピーされたファイルの20％弱しかキャッシュに収まりません。

キャッシュのこれらの機能やその他の機能により、ドライブの速度はそれほど速くなりません。それがもたらす速度の向上は、バッファのサイズだけでなく、マイクロプロセッサキャッシュを操作するためのアルゴリズム、および現在処理されているファイルのタイプにも依存します。また、原則として、この特定のドライブで使用されているキャッシュアルゴリズムを見つけることは非常に困難です。

この図は、SeagateBarracudaドライブのキャッシュチップを示しています。容量は4メガビットまたは512キロバイトです。

読み取り/書き込みキャッシング

キャッシュはシステム内のドライブの速度を上げますが、欠点もあります。手始めに、キャッシュは、プラッターの異なる端にある情報のランダムな要求でドライブを高速化することはありません。そのような要求はプリフェッチでは意味がないためです。また、大量のデータを読み取る場合はまったく役に立ちません。通常はかなり小さいです。たとえば、10メガバイトのファイルをコピーする場合、通常の2メガバイトのバッファを使用すると、コピーされたファイルの20％弱だけがキャッシュに収まります。

キャッシュのこれらの機能のために、それは私たちが望むほどドライブをスピードアップしません。それがもたらす速度の向上は、バッファのサイズだけでなく、マイクロプロセッサキャッシュを操作するためのアルゴリズム、および現在処理されているファイルのタイプにも依存します。また、原則として、この特定のドライブで使用されているキャッシュアルゴリズムを見つけることは非常に困難です。

近年、ハードドライブメーカーは自社製品のキャッシュ容量を大幅に増やしています。 90年代後半でも、256キロバイトがすべてのドライブの標準であり、ハイエンドデバイスのみが512キロバイトのキャッシュを備えていました。現在、2メガバイトのキャッシュがすべてのドライブの事実上の標準になっていますが、最も生産性の高いモデルの容量は8メガバイトまたは16メガバイトです。原則として、16メガバイトはSCSIドライブでのみ検出されます。ドライブのバッファが急速に大きくなった理由は2つあります。その1つが、同期メモリチップの価格の急激な下落です。 2番目の理由は、キャッシュサイズを2倍または4倍にすることで、ドライブの速度に大きな影響を与えるというユーザーの信念です。

もちろん、ハードディスクキャッシュのサイズは、オペレーティングシステムのドライブの速度に影響しますが、ユーザーが想像するほどではありません。メーカーは、ユーザーのキャッシュサイズへの信頼を利用して、標準モデルの約4倍のキャッシュサイズをパンフレットで主張しています。ただし、同じハードドライブを2メガバイトと8メガバイトのバッファサイズで比較すると、加速の結果は数パーセントであることがわかります。これは何につながりますか？さらに、キャッシュサイズの非常に大きな違い（たとえば、512キロバイトと8メガバイトの間）だけが、ドライブの速度に大きな影響を与えます。また、ハードドライブバッファのサイズはコンピュータメモリと比較して非常に小さく、多くの場合、「ソフト」キャッシュ、つまり、ファイルシステムで操作をキャッシュするためにオペレーティングシステムによって編成され、配置された中間バッファであることも覚えておく必要があります。コンピュータのメモリ内では、多くの場合、ドライブの動作に大きく貢献します。

読み取りキャッシュと書き込みキャッシュは多少似ていますが、多くの違いもあります。これらの操作は両方とも、ドライブの全体的なパフォーマンスを向上させることを目的としています。これらは、高速のコンピューターと低速のドライブ機構の間のバッファーです。これらの操作の主な違いは、一方がドライブ内のデータを変更しないのに対し、もう一方は変更することです。

キャッシュがないと、各書き込み操作で、ヘッドが適切な場所に移動し、データがサーフェスに書き込まれるのを面倒に待つことになります。コンピューターでの作業は不可能です。前述のように、ほとんどのハードドライブでのこの操作には、少なくとも10ミリ秒かかります。これは、コンピューターのマイクロプロセッサーが待機する必要があるため、コンピューター全体の観点からはかなりの時間です。ウィンチェスターへの情報の書き込みごとに、これらの10ミリ秒の間。最も印象的なのは、データがキャッシュとサーフェスの両方に同時に書き込まれ、システムが両方の操作の実行を待機している場合に、キャッシュを操作するこのようなモードがあることです。これは、ライトスルーキャッシュと呼ばれます。このテクノロジーは、近い将来、書き込まれたばかりのデータをコンピューターに読み戻す必要があり、記録自体がコンピューターがこのデータを必要とする時間よりもはるかに長い時間がかかる場合に、作業をスピードアップします。

もちろん、ライトバックキャッシングテクノロジはパフォーマンスを向上させますが、それでも、このテクノロジには欠点もあります。ハードドライブは、データがキャッシュ内にある間、書き込みがすでに行われたことをコンピューターに通知し、その後、データをサーフェスに書き込み始めます。少し時間がかかります。コンピュータに電力が供給されている限り、これは問題ではありません。なぜならキャッシュメモリは揮発性メモリであり、電源を切ると、キャッシュのすべての内容が回復不能に失われます。キャッシュにデータが表面に書き込まれるのを待っていて、その時点で電源がオフになっていると、データは永久に失われます。また、これも悪いことですが、システムはデータが正確にディスクに書き込まれたかどうかを認識しません。ウィンチェスターはすでに彼がそれをしたと報告しています。したがって、データ自体が失われるだけでなく、どのデータに書き込む時間がなかったかがわからず、障害が発生したことすらわかりません。その結果、ファイルの一部が失われる可能性があり、その整合性の侵害、オペレーティングシステムのパフォーマンスの低下などにつながる可能性があります。もちろん、この問題は読み取りデータのキャッシュには影響しません。

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ハードディスクバッファとは何ですか、なぜそれが必要なのですか

今日、一般的な記憶媒体は磁気ハードドライブです。基本データの保存専用に一定量のメモリがあります。また、中間データを格納することを目的としたバッファメモリも備えています。専門家は、ハードディスクバッファを「キャッシュメモリ」または単に「キャッシュ」と呼びます。 HDDバッファが必要な理由、影響、サイズを見てみましょう。

ハードディスクバッファは、オペレーティングシステムが、ハードドライブのメインメモリから読み取られたが、処理のために転送されなかったデータを一時的に保存するのに役立ちます。トランジットストレージの必要性は、HDDドライブから情報を読み取る速度とOSのスループットが大幅に異なるという事実によるものです。したがって、コンピュータは一時的にデータを「キャッシュ」に保存してから、意図した目的にのみ使用する必要があります。

能力のないコンピュータユーザーが信じているように、ハードディスクバッファ自体は個別のセクターではありません。内蔵HDDボードに搭載されている特殊なメモリチップです。このようなマイクロ回路は、ドライブ自体よりもはるかに高速に動作することができます。その結果、操作中に観察されるコンピューターのパフォーマンスが（数パーセント）向上します。

「キャッシュメモリ」のサイズは特定のディスクモデルに依存することに注意してください。以前は約8メガバイトでしたが、この数値で十分と考えられていました。しかし、技術の進歩により、メーカーはより多くのメモリを備えたチップを製造できるようになりました。したがって、最近のほとんどのハードドライブには、サイズが32〜128メガバイトのバッファがあります。もちろん、最大の「キャッシュ」は高価なモデルにインストールされます。

ハードディスクバッファはパフォーマンスにどのような影響を与えますか

次に、ハードドライブのバッファサイズがコンピュータのパフォーマンスに影響を与える理由を説明します。理論的には、「キャッシュメモリ」に含まれる情報が多いほど、オペレーティングシステムがハードドライブにアクセスする頻度は低くなります。これは、潜在的なユーザーが多数の小さなファイルを処理している作業シナリオに特に当てはまります。彼らは単にハードディスクバッファに移動し、そこで順番を待ちます。

ただし、PCを使用して大きなファイルを処理すると、「キャッシュ」の関連性が失われます。結局のところ、情報は量の少ないマイクロサーキットには収まりません。その結果、バッファが実際には使用されないため、ユーザーはコンピュータのパフォーマンスの向上に気付くことはありません。これは、ビデオファイルなどを編集するためのプログラムがオペレーティングシステムで起動される場合に発生します。

したがって、新しいハードドライブを購入するときは、小さなファイルを常に処理する予定がある場合にのみ、「キャッシュ」のサイズに注意することをお勧めします。そうすると、あなたのパソコンの性能の向上に本当に気付くでしょう。また、PCを通常の日常業務や大きなファイルの処理に使用する場合、クリップボードを重要視することはできません。

デジタルデータの個人的なコレクションは、時間の経過とともに指数関数的に増加する傾向があります。何年にもわたって、何千もの歌、映画、写真、ドキュメント、あらゆる種類のビデオコースの形式のデータの量は絶えず増加しており、もちろん、それらはどこかに保存する必要があります。コンピュータ、またはそれがどんなに大きくても、いつか完全に空き領域が不足するでしょう。

ストレージスペース不足の問題に対する明らかな解決策は、DVD、USBフラッシュドライブ、または外付けハードドライブ（HDD）を購入することです。フラッシュドライブは通常、数GBのディスク容量を提供しますが、長期保存には絶対に適していません。また、価格とボリュームの比率は、控えめに言っても、最善ではありません。 DVDは価格の点では優れたオプションですが、不要なデータの書き込み、書き換え、削除の点では便利ではありませんが、徐々に消滅し、時代遅れのテクノロジーになりつつあります。外付けHDDは、大容量のスペースを提供し、ポータブルで、使いやすく、長期のデータストレージに最適です。

外付けHDDを購入するとき、正しい選択をするために、あなたは最初に何を探すべきかを知る必要があります。この記事では、外付けハードドライブを選択して購入する際に従うべき基準について説明します。

外付けハードドライブを購入するときに何を探すべきか

ブランドを選ぶことから始めましょう、最高のものは マックストア、シーゲイト、 アイオメガ、LaCie、東芝と Western Digital l。
購入時に注意を払う必要がある最も重要な特性：

容量

ディスク容量は最初に考慮すべきことです。購入する際にガイドする必要がある主なルールは、必要な容量に3を掛けることです。たとえば、250 GBの追加のハードドライブ容量で十分だと思われる場合は、750GBからモデルを購入してください。大量のストレージを備えたドライブは非常にかさばる傾向があり、モビリティに影響を与えます。また、外付けドライブを頻繁に持ち歩く人も考慮する必要があります。デスクトップコンピュータの場合、数テラバイトのディスク容量を持つモデルが市販されています。

フォームファクタ

フォームファクターは、デバイスのサイズを決定します。現在、2.5および3.5フォームファクタが外付けHDDに使用されています。
2.5フォームファクター（インチ単位のサイズ）-小型、軽量、ポート駆動、コンパクト、モバイル。
3.5フォームファクタはより大きく、メインからの追加の電力があり、非常に重く（多くの場合1 Kgを超える）、大量のディスクスペースがあります。ネットワークからの電源に注意してください。デバイスを弱いラップトップに接続する場合は、ディスクをスピンアップできない可能性があり、ディスクは単に機能しません。

回転速度（RPM）

考慮すべき2番目の重要な要素は、RPM（1分あたりの回転数）で示されるディスクの回転速度です。高速は、高速のデータ読み取りと高速の書き込みを提供します。ディスクの回転速度が7200RPM以上のHDDを選択することをお勧めします。速度が重要でない場合は、5400 RPMのモデルを選択できます。モデルはより静かで、加熱が少なくなっています。

キャッシュサイズ

各外付けHDDにはバッファまたはキャッシュがあり、データはディスクに送られる前に一時的に配置されます。キャッシュが大きいドライブは、キャッシュが小さいドライブよりも高速にデータを転送します。少なくとも16MB、できればそれ以上のキャッシュを持つモデルを選択してください。

インターフェース

上記の要因に加えて、もう1つの重要な機能は、データ転送に使用されるインターフェイスのタイプです。最も一般的なのはUSB2.0です。 USB 3.0の人気が高まっており、新世代ではデータ転送速度が大幅に向上しています。FireWireおよびeSATAインターフェイスを備えたモデルも利用できます。コンピュータに適切なポートが装備されている場合は、データ転送速度の高いUSB3.0およびeSATAモデルを選択することをお勧めします。外付けハードドライブをできるだけ多くのデバイスに接続する機能が重要な場合は、USB2.0インターフェイスバージョンのモデルを選択してください。

ハードドライブのキャッシュが大きいほど。 キャッシュのセグメンテーションとハードドライブのパフォーマンス。 その他のHDD仕様