то, с чем вы сталкиваетесь, типично для механических жестких дисков, и одно из основных преимуществ твердотельных накопителей: жесткие диски имеют Грозный производительность случайного доступа.

в CrystalDiskMark " Seq " означает последовательный открыть, а "4К" означает random access (в кусках по 4 КБ за раз, потому что одиночные байты будут слишком медленными и нереалистичными¹).

определения

есть, в широком смысле, два различные способы доступа к файлу.

последовательный доступ

последовательный доступ означает, что вы прочитать или записать файл более или менее один байт за другим. Например, если вы смотрите видео, вы загружаете его от начала до конца. Если вы загружаете файл, он загружается и записывается на диск от начала до конца.

с точки зрения диска, он видит такие команды, как "чтение блока № 1, блока #2, читать блок #3, читать байтовый блок #4"¹.

произвольный доступ

Random доступ означает, нет никакого очевидного шаблона для чтения или записи. Это не означает истинно случайным; оно на самом деле означает "не подряд". Например, если вы запускаете много программ сразу, им нужно будет прочитать много файлов, разбросанных по вашему диску.

с точки зрения привода, он видит такие команды, как "чтение блока # 56, чтение блока #5463, чтение блока #14, читать блока № 5"

блоки

Я упоминал блоки пару раз. Поскольку компьютеры имеют дело с такими большими размерами (1 MB ~= 1000000 B), даже последовательный доступ неэффективен, если вы должны попросить диск для каждого отдельного байта - слишком много болтовни. На практике операционная система запрашивает блоки данных с диска одновременно.

на блок - это просто диапазон байтов; например, блок #1 может быть байтами #1 - #512, блок #2 может быть байт #513-#1024 и т. д. Эти блоки или 512 байта или 4096 байт больших, в зависимости от привода. Но даже после работы с блоками, а не с отдельными байтами, последовательный доступ к блокам выполняется быстрее, чем случайный доступ.

производительность

последовательный

последовательный доступ обычно быстрее, чем произвольный. Это потому, что последовательный доступ позволяет операционной системе и привод предсказать что понадобится дальше, так и загружайте большой кусок заранее. Если вы запросили блоки "1, 2, 3, 4", ОС может догадаться, что вам понадобится" 5, 6, 7, 8", поэтому он говорит диску читать "1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8" за один раз. Точно так же диск может считывать физическую память за один раз, а не "искать 1, читать 1,2,3,4, искать 5, читать 5,6,7,8".

О, я упоминал о стремлении к чему-то. Механические жесткие диски имеют очень медленное время поиска из-за того, как они физически расположены: они состоит из нескольких тяжелых металлизированных дисков закручивая вокруг, при физические рукоятки двигая взад и вперед для того чтобы прочитать диск. вот видео открытого жесткого диска, где вы можете видеть вращающиеся диски и движущиеся руки.

^{изображение http://www.realtechs.net/data%20recovery/process2.html}

Это означает, что в любой момент, только бит данных под головкой на конце рукоятку можно прочитать. Диск должен ждать две вещи: он должен ждать руку, чтобы переместить в правое кольцо ("трек") диска, а также нужно ждать, когда диск крутиться так необходимые данные при чтении главы. Это называется ищет². Как вращающиеся, так и движущиеся руки требуют физического времени для перемещения, и они не могут быть ускорены без риска повреждения.

Это обычно занимает очень много времени, гораздо дольше чем фактическое значение. Мы говорим >5 мс только для того, чтобы добраться до места, где живет запрошенный байт, в то время как фактическое чтение байта составляет в среднем около 0,00000625 МС на последовательное чтение байта (или 0,003125 МС на блок 512 в).

Random

случайный доступ, с другой стороны, не имеет такого преимущества предсказуемости. Так что если вы хотите читать 8 случайных байтов, может быть, из блоков "8,34,76,996,112,644,888,341", диск должен идти "искать в 8, 8 читать, искать to34, 34 читать, искать to76, читать 76, ...". Обратите внимание, как это нужно искать снова для каждого блока? Вместо среднего значения 0,003125 МС на последовательный блок 512 в, теперь среднее значение (5 мс поиск + 0,003125 МС чтение) = 5,003125 МС на блок. Это много раз медленнее. На самом деле, в тысячи раз медленнее.

SSDs

к счастью, теперь у нас есть решение: SSD.

SSD, a твердотельный накопитель, is, как следует из названия,твердотельные. Это означает, что он имеет нет движущихся частей. Более того, способ расположения SSD означает, что есть (эффективно³) не нужно искать расположение байта; он уже знает. Вот почему у SSD намного меньше разницы между последовательным и произвольным доступом.

существует еще разрыв, но это может быть в значительной степени связано с не в состоянии предсказать, что будет дальше и поджимать эти данные, прежде чем его спросили для.

¹ более точно, с приводами LBA адресуйте в блоках 512 байт (512n/512e) или 4kB (4Kn) для причин эффективности. Кроме того, реальные программы почти никогда не нуждаются только в одном байте за раз.

² технически искать только ссылается на перемещение руки. Ожидание данных для поворота под головкой ожидания на вершине поиска.

³ Технически у них есть таблицы поиска и переназначения по другим причинам, например, выравнивание износа, но они совершенно незначительны по сравнению с жестким диском...

4K относится к случайный ввод-вывод. Это означает, что диск просят открыть небольшие блоки (4 КБ) в случайных точках в тестовый файл. Это слабость жестких дисков; возможность доступа к данным в разных регионах диска ограничена скоростью вращения диска и скоростью перемещения головок чтения и записи. Последовательный Ввод-Вывод, где последовательные блоки достигаются, гораздо легке потому что привод может просто прочитать или написать блоки как диск крутится.

твердотельный накопитель (SSD) не имеет такой проблемы со случайным вводом / выводом, как все, что ему нужно сделать, это посмотреть, где данные хранятся в основной памяти (как правило, NAND flash, может быть 3D XPoint или даже DRAM) и читать или записывать данные в соответствующем месте. SSD полностью электронные и не нужно ждать на вращающемся диске или движущейся головке чтения-записи для доступа к данным, что делает их намного быстрее, чем жесткие диски в этом отношении. Оно для по этой причине обновление до SSD значительно повышает производительность системы.

Примечание: производительность последовательного ввода-вывода на SSD часто намного выше, чем на жестком диске. Типичный твердотельный накопитель имеет несколько микросхем NAND, подключенных параллельно к контроллеру флэш-памяти, и может обращаться к ним одновременно. Благодаря распределению данных между этими микросхемами достигается схема диска, аналогичная RAID 0, что значительно повышает производительность. (Обратите внимание, что многие новые диски, особенно более дешевые, используйте тип NAND, называемый TLC NAND, который имеет тенденцию быть медленным при записи данных. Диски с TLC NAND часто используют небольшой буфер более быстрого NAND, чтобы обеспечить более высокую производительность для небольших операций записи, но может значительно замедлиться, как только этот буфер заполнен.)