分析緩存在固態(tài)硬盤(pán)中的作用

隨著(zhù)SSD固態(tài)硬盤(pán)的普及，如今帶有緩存的SSD價(jià)格也逐漸被用戶(hù)接受，雖然我們知道沒(méi)有緩存的SSD在價(jià)格上會(huì )比有緩存的略貴一些，但是緩存究竟在SSD固態(tài)硬盤(pán)中發(fā)揮了怎樣的作用并不是每個(gè)用戶(hù)都了解。

什么是緩存：

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

例如CPU緩存;每當CPU從內存里讀數據時(shí)，會(huì )向內存控制器發(fā)出一個(gè)讀指令，要求內存控制器返回其要求的數據，可是因為內存響應速度相對于CPU是很慢的，所以在數據返回之前CPU只有無(wú)所事事的“等待”，如果經(jīng)常出現這樣的情況，再快的CPU也會(huì )被內存拖后腿，效率也不會(huì )提高。

在主內存(RAM)和CPU之間，放一塊小容量的SRAM。當CPU申請RAM數據的時(shí)候，先在SRAM里面尋找，如果找到了數據，就不用花費很多時(shí)間到RAM里去讀了(同步讀取)。如果SRAM里沒(méi)有數據，再到RAM去讀，當RAM返回數據的時(shí)候，不僅僅返回原來(lái)所需要的數據，同時(shí)“捎帶”返回所需數據“前后”的一些看似無(wú)關(guān)的數據，并將這些數據放入SRAM中。

下次CPU再次到SRAM里讀數據的時(shí)候，如果所需數據正好在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”返回的數據所決定的，哪些數據被捎帶返回，這個(gè)就要依CPU內部的緩存算法而定了。由此可見(jiàn)，由于緩存容量遠遠小于主內存容量，而緩存算法也不可能100%的準確命中。

緩存在機械硬盤(pán)中的作用：

以上是以CPU緩存做例子。但是在電腦系統里，緩存并不僅僅是CPU獨有，因為高速設備與低速設備的矛盾并不僅僅體現在CPU和內存之間?，F在假如說(shuō)，我要把數據從內存寫(xiě)入硬盤(pán)，由于硬盤(pán)相當緩慢，需要等待很長(cháng)的時(shí)間才能完成此任務(wù)。那么用戶(hù)體驗就是電腦非常慢。實(shí)際上，這里CPU不慢，內存不慢，只是硬盤(pán)太慢了。

解決機械硬盤(pán)速度過(guò)慢的問(wèn)題，就在其內部安置了一個(gè)小容量的內存，也就是硬盤(pán)的緩存，數據首先寫(xiě)入到緩存里。那么在操作系統層面，就會(huì )認為數據已經(jīng)寫(xiě)入了，用戶(hù)的感覺(jué)就是快速。隨后硬盤(pán)自己再從緩存寫(xiě)入到盤(pán)片，這個(gè)過(guò)程無(wú)需用戶(hù)干預了。

不過(guò)需要注意的是，其實(shí)硬盤(pán)的緩存并不全都用于緩存數據，還有其他用途，所以不見(jiàn)得緩存越大，性能就越好。而且還有個(gè)緩存算法問(wèn)題。如果算法不優(yōu)秀，命中率就不會(huì )高，這樣大容量緩存形同虛設。

緩存在SSD固態(tài)硬盤(pán)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(pán)和內存中發(fā)揮的作用，其實(shí)緩存在SSD固態(tài)硬盤(pán)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顆粒構成，起到數據交換緩沖作用。一款SSD產(chǎn)品是否有緩存這樣的設計，往往是廠(chǎng)商根據產(chǎn)品定位和用途做得決定，一般一些入門(mén)級產(chǎn)品或者低速產(chǎn)品，在設計上就會(huì )考慮不帶緩存方案，而一些高速產(chǎn)品由于數據交換量大，就設計有緩存，以提高產(chǎn)品的讀寫(xiě)效率。

通常帶有緩存的SSD在價(jià)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(huì )快些，但對SSD來(lái)說(shuō)，快的太有限了。就反應速度來(lái)說(shuō)，SSD的反應速度一般都在0.2毫秒以?xún)?，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(xiě)入次數。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：

通過(guò)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存、機械硬盤(pán)和SSD固態(tài)硬盤(pán)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備和低速設備之間的速度差異而存在的，其作用是讓低速設備盡量的不拖高速設備的后腳。

緩存的主要功能在于是電腦有資料放到HDD時(shí)，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(shí)存儲資料以便電腦能夠繼續做其他事情，不會(huì )因為HDD的動(dòng)作慢，而拖慢了電腦的效能。

而SSD的速度大幅提升，已經(jīng)能夠實(shí)時(shí)處理數據，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緩存大小判斷SSD速度并不科學(xué)，固態(tài)硬盤(pán)速度快慢主要由主控芯片和閃存顆粒品質(zhì)決定。