Les PC sont des machines complexes, composées de dizaines de petits composants qui travaillent ensemble. Quiconque a déjà manipulé du matériel pour PC connaît les principales spécifications des disques, telles que la capacité, les vitesses de lecture/écriture et les vitesses de rotation des plateaux des disques durs. Cependant, il existe une caractéristique moins connue et souvent négligée qui influence la vitesse et les performances de vos disques de stockage. Cette caractéristique est appelée mémoire à accès aléatoire (RAM) pour les disques durs (HDD) et mémoire dynamique à accès aléatoire pour les disques à état solide (SSD). Voyons rapidement ce que sont le HDD et le SSD cache et comment ils fonctionnent.
Qu’est-ce que le cache de disque dur ?
Le cache de disque dur est souvent désigné par le terme tampon de disque. Ce nom rend son rôle un peu plus clair. Il sert d’espace mémoire temporaire pendant que le disque dur lit et écrit des données sur le stockage permanent des plateaux.
On peut considérer le cache d’un disque dur comme une RAM spécialement conçue pour celui-ci. Les disques durs disposent de microcontrôleurs intégrés qui régulent et traitent les données qui entrent et sortent, un peu comme un processeur (CPU). La RAM du HDD fonctionne avec le microcontrôleur pour stocker les données au fur et à mesure de leur traitement.
On peut également comparer le cache de disque dur à un système de buffering utilisé pour le streaming de contenu. Tout le monde a déjà rencontré des problèmes en regardant une vidéo sur une connexion lente. Le lecteur vidéo fait une pause avant ou pendant la lecture pour collecter des données afin de continuer à lire la vidéo de manière plus fluide. De la même manière, le cache de disque dur permet à un disque dur de gérer la lecture et l’écriture des données.
Comment fonctionne le cache HDD ?
Lorsque le HDD lit et écrit des données, il les extrait des plateaux. Souvent, le HDD traite les mêmes données à plusieurs reprises, car l’utilisateur de l’ordinateur travaille généralement sur une ou deux tâches à la fois. Le HDD conserve dans son cache les données que vous ou vos programmes utilisez le plus fréquemment, ce qui évite d’avoir à les extraire des plateaux chaque fois qu’elles sont nécessaires. Cette opération améliore les performances du disque.
HDD : Lecture en avant et en arrière
En général, un disque dur ne se contente pas de récupérer les données dont il a besoin. Il lit également les données qui l’entourent. Les disques durs ne sont pas très efficaces. Les plateaux tournants et les têtes de lecture/écriture sont limités par des pièces mobiles, qui sont bien plus lentes que les SSD, qui n’ont pas de composants mobiles. C’est pourquoi les disques durs essaient de compenser en faisant des suppositions.
Lorsque l’utilisateur ou un programme demande des données (cela me rappelle Tron), le disque dur lit ces données ainsi que celles qui l’entourent sur le plateau et les stocke toutes dans le tampon. Comme il est probable que les données environnantes soient similaires, le disque suppose que l’utilisateur ou le processus demandera bientôt également ces données.
HDD : Équilibrer le flux de données
Il existe plusieurs étapes pour récupérer des données d’un disque dur. Chacune d’elles prend du temps et elles ne s’alignent que rarement. Le transfert de données depuis le disque dur via SATA est généralement plus rapide que le HDD ne peut lire et écrire sur les plateaux. Le tampon de disque est souvent utilisé pour lisser ce flux de données et rendre le processus beaucoup plus fluide.
HDD : Minimiser les temps d’attente lors de l’écriture
Encore une fois, les disques durs sont lents. Ils constituent probablement la partie la plus lente de n’importe quel ordinateur à cause de leurs pièces mobiles. Écrire des données est généralement une expérience “douloureuse” pour l’utilisateur.
HDD : Le but du cache
Le cache HDD (RAM) contribue à accélérer le processus d’écriture des données en trompant virtuellement le reste de l’ordinateur. Un disque dur va prendre des données dans son cache et commencer à les écrire. Au lieu d’attendre d’écrire toutes les données sur les plateaux, le HDD informe l’ordinateur qu’il a terminé. Le PC ou Mac continue alors d’envoyer plus de données ou passe à d’autres tâches, croyant que le processus est achevé. Cela permet à l’ordinateur de passer à l’événement suivant.
Cependant, il y a un inconvénient à la mise en cache des données. Bien que le disque dur essaie de respecter sa promesse d’écrire les données, il peut les perdre. Si l’ordinateur s’éteint brusquement, toutes les données stockées dans le cache disparaîtront. La RAM/cache est un stockage volatil.
Accélérer les HDD
Une RAM HDD (cache) plus élevée ne signifie pas nécessairement une meilleure performance du disque pour des tâches uniques. Cela ne fait pas bouger le disque plus vite. Cependant, avoir un tampon de disque permet à un disque de multitâcher de manière plus efficace, et c’est souvent ce dont vous avez besoin.
Il est rare qu’un disque ne fasse qu’une seule tâche ou n’interagisse qu’avec un seul processus à la fois. Les disques durs basés sur des disques sont encore des dispositifs de stockage bien connus dans les PC modernes. Cependant, les SSD remplacent progressivement ces HDD. Même pour une seule tâche, plusieurs programmes peuvent avoir besoin d’accéder au stockage du disque en même temps. Vous pouvez travailler sur deux fichiers ou plus, gérer des tâches en arrière-plan, ou même recevoir des mises à jour.
Les serveurs sont un autre domaine où il est crucial d’avoir un peu de RAM dans les disques durs. Les HDD de serveur sont toujours en train de réaliser plusieurs tâches. Pensez à une base de données derrière un site web. Chaque fois qu’un utilisateur effectue une action que le site doit stocker ou enregistrer, le site accède à l’information et l’écrit dans la base de données. Chaque fois que quelqu’un consulte ce site, il lit à partir de la base de données. Il est rare que les disques stockant cette base de données ne soient pas en train d’effectuer plusieurs tâches simultanément.
Qu’est-ce que le cache dans les SSD ?
Les SSD ne sont pas aussi lents que les disques durs physiques, donc ont-ils besoin d’un cache, eux aussi ? En bref, oui. Bien que la RAM dans les disques durs fonctionne comme la RAM dans le PC ou l’unité de traitement graphique (GPU), le cache dans les disques à état solide agit comme de la DRAM. C’est beaucoup plus rapide et suit le rythme des SSD.
Bien que les SSD soient beaucoup plus rapides que leurs homologues basés sur des disques, le cache offre toujours des avantages. Les disques à état solide l’utilisent pour réguler les entrées/sorties et fournir un accès en lecture et écriture plus rapide. Par ailleurs, certains SSD n’ont pas de DRAM intégrée. Cela permet d’économiser de l’énergie, mais oblige les disques à compenser d’autres manières.
Il est également important de noter que les SSD écrivent par lots plutôt que par secteurs, ce qui signifie qu’ils doivent charger des groupes de données, y ajouter des informations du cache, puis les remettre et passer au groupe de données suivant. C’est pourquoi le cache DRAM est avantageux.
Dans l’ensemble, le cache est important, même dans les SSD. Ce n’est pas aussi crucial que les spécifications principales du disque, mais cela mérite d’être pris en compte. Si votre HDD multitâche ou fonctionne en continu, comme dans le cas d’un serveur, pour le développement ou même pour le jeu, recherchez des tailles de RAM plus grandes. Vous en tirerez le plus de bénéfices. Les utilisateurs à domicile cherchant un disque de stockage pour un usage occasionnel n’ont pas à s’en inquiéter autant, bien que plusieurs onglets dans un navigateur, une vidéo YouTube et deux feuilles de calcul tout en recevant des mises à jour puissent ralentir les choses. Pour les SSD, la situation est un peu plus complexe, mais il vaut toujours la peine de considérer la DRAM dans votre processus de décision. D’autres facteurs peuvent facilement l’emporter, cependant.
