Методы ускорения процессов обмена между ОП и ВЗУ

Эффективная скорость обмена между оперативным и внешним уровня­ми памяти в значительной степени определяется затратами на поиск секторов или блоков в накопителе ВЗУ. Для уменьшения влияния затрат времени по­иска информации на скорость обмена используют традиционные методыбу­феризации и распараллеливания. Метод буферизации заключается в ис­пользовании так называемой дисковой кэш-памяти.Дисковый кэш умень­шает среднее время обращения к диску. Это достигается за счет того, что ко­пии данных, находящихся в дисковой памяти, заносятся в полупроводнико­вую память. Когда необходимые данные оказываются находящимися в кэше, время обращения значительно сокращается. За счет исключения задержек, связанных с позиционированием головок, время обращения может быть уменьшено в 2 -10 раз.

Дисковый кэш может быть реализован программно или аппаратно. Программный дисковый кэш — это буферная область в ОП, предназна­ченная для хранения считываемой с диска информации. При поступлении за­проса на считывание информации с диска вначале производится поиск за­прашиваемой информации в программном кэше.

При наличии в кэше требуемой информации, она передается в процес­сор. Если она отсутствует, то осуществляется поиск информации на диске. Считанный с диска информационный блок заносится в буферную область ОП (программный дисковый кэш). Программа, управляющая дисковой кэш­памятью, осуществляет также слежение и за работой диска. Весьма хорошую производительность показывают программы Smart Drv, Ncache и Super PC-Kwik. Иногда для программного кэша используется дополнительная или расширенная память компьютера.

Аппаратный дисковый кэш — это встроенный в контроллер диска кэш-буфер с ассоциативным принципом адресации информационных блоков. По запросу на считывание информации вначале производится поиск запраши­ваемого блока в кэше. Если блок находится в кэше, то он передается в ОП. В противном случае информационный блок считывается с диска и заносится в кэш для дальнейшего использования. При поступлении запроса на запись информационный блок из ОП заносится вначале в дисковый кэш и лишь за­тем после выполнения соответствующих операций по поиску сектора — на диск, при этом обычно копия блока в дисковом кэше сохраняется. Запись информационного блока из ОП в кэш производится на место блока, копия которого сохранена на диске. Для управления процессами копирования вво­дятся специальные указатели, которые определяют, сохранена ли данная ко­пия на диске, к какому информационному блоку обращение производилось ранее других и т.п. Копирование блока на диск производится по завершению операции поиска и не связано непосредственно с моментом поступления за­проса.

Второй способ, позволяющий уменьшить снижение эффективной скоро­сти обмена, вызванное операциями поиска на диске, связан сиспользовани­ем нескольких накопителей на диске. Все информационные блоки распре­деляются по нескольким накопителям, причем так, чтобы суммарная интен­сивность запросов по всем накопителям была одинаковой, а запросы по воз­можности чередовались. Если известны интенсивности запросов к «каждому информационному блоку, то можно ранжировать эти блоки, а если при этом известны и логические связи между блоками, то связанные блоки с примерно одинаковыми интенсивностями запросов должны размещаться в разных на­копителях. Это позволяет совместить операции обмена между ОП и одним из накопителей с операциями поиска очередного блока в других накопителях.