緩存在SSD中的作用是什么

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隨著SSD固態(tài)硬盤的普及，如今帶有緩存的SSD價格也逐漸被用戶接受，雖然我們知道沒有緩存的SSD在價格上會比有緩存的略貴一些，但是緩存究竟在SSD固態(tài)硬盤中發(fā)揮了怎樣的作用并不是

    隨著SSD固態(tài)硬盤的普及，如今帶有緩存的SSD價格也逐漸被用戶接受，雖然我們知道沒有緩存的SSD在價格上會比有緩存的略貴一些，但是緩存究竟在SSD固態(tài)硬盤中發(fā)揮了怎樣的作用并不是每個用戶都了解。
 

    其實“緩存”一詞單純從字面上理解可解釋為延緩存放，簡單的說“緩存”是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的。作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后退。這里之所以用“盡量”一詞，主要是各類產(chǎn)品中的緩存容量有限，算法也不可能100%的準確命中，所以低速設(shè)備多多少少還是會拖高速設(shè)備的后腿，緩存的作用只能是“盡量”減少這種現(xiàn)象。

例如CPU緩存;每當(dāng)CPU從內(nèi)存里讀數(shù)據(jù)時，會向內(nèi)存控制器發(fā)出一個讀指令，要求內(nèi)存控制器返回其要求的數(shù)據(jù)，可是因為內(nèi)存響應(yīng)速度相對于CPU是很慢的，所以在數(shù)據(jù)返回之前CPU只有無所事事的“等待”，如果經(jīng)常出現(xiàn)這樣的情況，再快的CPU也會被內(nèi)存拖后腿，效率也不會提高。
 

    如圖所示，在主內(nèi)存(RAM)和CPU之間，放一塊小容量的SRAM。當(dāng)CPU申請RAM數(shù)據(jù)的時候，先在SRAM里面尋找，如果找到了數(shù)據(jù)，就不用花費很多時間到RAM里去讀了(同步讀取)。如果SRAM里沒有數(shù)據(jù)，再到RAM去讀，當(dāng)RAM返回數(shù)據(jù)的時候，不僅僅返回原來所需要的數(shù)據(jù)，同時“捎帶”返回所需數(shù)據(jù)“前后”的一些看似無關(guān)的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)放入SRAM中。
 

     下次CPU再次到SRAM里讀數(shù)據(jù)的時候，如果所需數(shù)據(jù)正好在SRAM里，就可以“命中”了。從原理上可以看出，命中率越高，CPU的效率就越高。而命中率又是被“捎帶”返回的數(shù)據(jù)所決定的，哪些數(shù)據(jù)被捎帶返回，這個網(wǎng)站交易就要依CPU內(nèi)部的緩存算法而定了。由此可見，由于緩存容量遠遠小于主內(nèi)存容量，而緩存算法也不可能100%的準確命中。
 

緩存在機械硬盤中的作用：

      以上是以CPU緩存做例子。但是在電腦系統(tǒng)里，緩存并不僅僅是CPU獨有，因為高速設(shè)備與低速設(shè)備的矛盾并不僅僅體現(xiàn)在CPU和內(nèi)存之間?，F(xiàn)在假如說，我要把數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫入硬盤，由于硬盤相當(dāng)緩慢，需要等待很長的時間才能完成此任務(wù)。那么用戶體驗就是電腦非常慢。實際上，這里CPU不慢，內(nèi)存不慢，只是硬盤太慢了。
 

     解決機械硬盤速度過慢的問題，就在其內(nèi)部安置了一個小容量的內(nèi)存，也就是硬盤的緩存，數(shù)據(jù)首先寫入到緩存里。那么在操作系統(tǒng)層面，就會認為數(shù)據(jù)已經(jīng)寫入了，用戶的感覺就是快速。隨后硬盤自己再從緩存寫入到盤片，這個過程無需用戶干預(yù)了。
 

     不過需要注意的是，其實硬盤的緩存并不全都用于緩存數(shù)據(jù)，還有其他用途，所以不見得緩存越大，性能就越好。而且還有個緩存算法問題。如果算法不優(yōu)秀，命中率就不會高，這樣大容量緩存形同虛設(shè)。

緩存在SSD固態(tài)硬盤中的作用：

     剛才為大家介紹了什么是緩存，以及它在機械硬盤和內(nèi)存中發(fā)揮的作用，其實緩存在SSD固態(tài)硬盤中發(fā)揮的作用也相差不遠。SSD上的緩存一般都是1或者2顆DRAM顆粒構(gòu)成，起到數(shù)據(jù)交換緩沖作用。一款SSD產(chǎn)品是否有緩存這樣的設(shè)計，往往是廠商根據(jù)產(chǎn)品定位和用途做得決定，一般一些入門級產(chǎn)品或者低速產(chǎn)品，在設(shè)計上就會考慮不帶緩存方案，而一些高速產(chǎn)品由于數(shù)據(jù)交換量大，就設(shè)計有緩存，以提高產(chǎn)品的讀寫效率。
 

      通常帶有緩存的SSD在價格上或比不帶緩存的略高一些，雖然SSD帶緩存讀取小文件的速度會快些，但對SSD來說，快的太有限了。就反應(yīng)速度來說，SSD的反應(yīng)速度一般都在0.2毫秒以內(nèi)，不比緩存慢。所以帶緩存對讀取速度的提升，幾乎可以忽略。其次帶不帶緩存并不影響SSD的壽命，決定SSD壽命的是NAND FLASH的寫入次數(shù)。其次，主控芯片的好壞才是是決定SSD性能和使用壽命的重要因素。

文章總結(jié)：

     通過筆者的介紹相信大家對緩存的作用有了深入的了解，另外我們可以看出緩存在內(nèi)存、機械硬盤和SSD固態(tài)硬盤身上發(fā)揮作用的強弱是不一樣的。緩存是為了平衡高速設(shè)備和低速設(shè)備之間的速度差異而存在的，其作用是讓低速設(shè)備盡量的不拖高速設(shè)備的后腳。
 

     緩存的主要功能在于是電腦有資料放到HDD時，因為HDD機械式運作比電腦慢很多，所以在HDD上放上緩存，暫時存儲資料以便電腦能夠繼續(xù)做其他事情，不會因為HDD的動作慢，而拖慢了電腦的效能。

      而SSD的速度大幅提升，已經(jīng)能夠?qū)崟r處理數(shù)據(jù)，緩存作為提升速度的作用就不大了。由此我們可以得出依據(jù)緩存大小判斷SSD速度并不科學(xué)，固態(tài)硬盤速度快慢主要由主控芯片和閃存顆粒品質(zhì)決定。

到此，相信大家對“緩存在SSD中的作用是什么”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！