緩存在SSD中的作用
2024-09-07 13:37:26
供稿：網友
隨著SSD固態硬盤的普及，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固態硬盤中發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，主要是各類產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，會向內存控制器發出一個讀指令，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只有無所事事的“等待”，如果經常出現這樣的情況，再快的CPU也會被內存拖后腿，效率也不會提高。
如圖所示，在主內存(RAM)和CPU之間，放一塊小容量的SRAM。當CPU申請RAM數據的時候，先在SRAM里面尋找，如果找到了數據，就不用花費很多時間到RAM里去讀了(同步讀取)。如果SRAM里沒有數據，再到RAM去讀，當RAM返回數據的時候，不僅僅返回原來所需要的數據，同時“捎帶”返回所需數據“前后”的一些看似無關的數據，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，這個就要依CPU內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。現在假如說，我要把數據從內存寫入硬盤，由于硬盤相當緩慢，需要等待很長的時間才能完成此任務。那么用戶體驗就是電腦非常慢。實際上，這里CPU不慢，內存不慢，只是硬盤太慢了。
解決機械硬盤速度過慢的問題，就在其內部安置了一個小容量的內存，也就是硬盤的緩存，數據首先寫入到緩存里。那么在操作系統層面，就會認為數據已經寫入了，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據，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。如果算法不優秀，命中率就不會高，這樣大容量緩存形同虛設。
緩存在SSD固態硬盤中的作用：
剛才為大家介紹了什么是緩存，以及它在機械硬盤和內存中發揮的作用，其實緩存在SSD固態硬盤中發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產品是否有緩存這樣的設計，往往是廠商根據產品定位和用途做得決定，一般一些入門級產品或者低速產品，在設計上就會考慮不帶緩存方案，而一些高速產品由于數據交換量大，就設計有緩存，以提高產品的讀寫效率。
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。就反應速度來說，SSD的反應速度一般都在0.2毫秒以內，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。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、機械硬盤和SSD固態硬盤身上發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，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，已經能夠實時處理數據，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，固態硬盤速度快慢主要由主控芯片和閃存顆粒品質決定。
