Por que demora mais tempo para obter informações de um disco rígido do que da memória principal?

Question

Meu entendimento atual desta questão é bastante elementar. Eu li coisas como "a memória principal está mais próxima do processador" e "os discos rígidos usam pratos giratórios e cabeças magnéticas que precisam se mover fisicamente". Mais detalhes são geralmente colocados em termos confusos ou vagos. Alguém pode amarrar tudo de forma clara e eloquente?

    

Answer 1

Para reduzi-lo ao mais simples: pense na CPU precisando de dados. RAM é uma pessoa que fica ao lado da CPU. A CPU pergunta e a pessoa responde imediatamente. Muito rápido.

Os periféricos externos, como o disco rígido, são assim: a CPU faz a mesma solicitação, mas como a RAM não tem os dados no momento, ela envia alguém para ir até o disco rígido. O disco rígido é como um carrossel infantil - ele gira. Os dados são escritos em notas adesivas coladas em diferentes partes do carrossel. Se você caminhar até ele e a informação que você está procurando está lá, ótimo. Leia e retorne. Se não, você tem que esperar que o carrossel gire para chegar à nota que você precisa. Além disso, não é apenas na borda, pode ser mais para o centro. Então você também precisa procurar por ele. Depois de conseguir, você retorna para a CPU. Obviamente, apenas pedir a RAM é mais rápido do que esperar pelo disco rígido.

    

Answer 2

Vamos buscar nossos dados e ver o que acontece:

Memória principal:

Temos sorte e usamos isso recentemente? L1 cache hit, conseguimos a nossa resposta de volta em 1 nanossegundo.

Temos alguma sorte e usamos recentemente, mas não recentemente, o suficiente para o cache L1? Ocorrência de cache L2, 4 nanossegundos.

Ok, nossa sorte foi ruim, temos que sair para as fichas. 100 nanossegundos.

Disco rígido:

Primeiro, temos que pesquisar nossas tabelas na memória para descobrir exatamente onde está. Contanto que não tenha que ir ao disco para isso, o tempo será irrelevante na resposta final, então eu vou ignorá-lo.

Ok, nossos dados estão no setor 123456. Disco rígido, por favor me dê o setor 123456.

123456? Está bem. Isso é setor 456 na pista 123. Cabeça, vá para a pista 123.

Servomotor: Clique, clique, clique ... 3.000.000 nanossegundos depois, ok, finalmente cheguei lá.

Agora, vamos descobrir que essa é uma unidade típica de 7.200 rpm. O prato está girando 120 vezes por segundo, então nossa espera média é de 1/240 de segundo. Esperamos e esperamos e esperamos outros 4.166.666 nanossegundos para os dados chegarem à cabeça.

Note que é também por isso que ler coisas grandes do disco faz muito melhor do que ler pequenas coisas. Você quer setor 123457 agora? Motor de passo: eu já estou lá. Leia a cabeça: Apenas chegando aos dados agora.

    

Answer 3

"Por que demora mais tempo para obter informações de um disco rígido do que da memória principal?"

Porque a memória principal (geralmente conhecida como RAM) é MUITO mais rápida.

Existem dois tipos principais de armazenamento em um computador, RAM e disco rígido. Cada um tem suas vantagens e desvantagens e é por isso que um computador precisa de ambos.

Características do disco rígido: 1. Relativamente barato. 2. É um armazenamento permanente. Uma vez escrito, ele manterá os dados indefinidamente. 3. É muito mais lento que a RAM. 4. Os dados indo para ou do disco devem primeiro passar pela RAM. Não pode ser acessado diretamente.

características da RAM: 1. Muito mais caro que um disco rígido. É por isso que um computador tem muito menos dele. 2. O armazenamento é volátil. Isso significa que quando o computador está desligado, ele perde todos os dados contidos nele. 3. É muito mais rápido que um disco rígido. 4. O conteúdo da RAM pode ser acessado diretamente.

Nos últimos anos, os drives SSD se tornaram populares. Eles são uma forma de disco rígido que não tem partes móveis. Eles são mais rápidos que um disco rígido convencional, mas ainda são muito mais lentos que a RAM. Atualmente, o principal problema é que eles são mais caros que um disco rígido convencional, mas isso está mudando. Eventualmente, eles substituirão completamente os discos convencionais.

Um dos principais trabalhos do sistema operacional é aproveitar ao máximo essas duas mídias de armazenamento muito diferentes. Os dados que devem ser acessados ou alterados frequentemente (em alguns casos, milhões de vezes por segundo) são mantidos na RAM. Dados que não são usados com freqüência ou devem ser armazenados permanentemente são mantidos no disco rígido. O sistema operacional gerencia a maior parte sem intervenção do usuário.