Buffer Do Disco Rígido

Neobius · 11 de agosto de 2004

Muita gente fica na dúvida se na hora de comprar um HD elas devem optar por um disco com 2 Mb de buffer e com determinado tamanho, em Gigabytes, ou se seria melhor optar por um HD de tamanho um pouco menor porém com 8 Mb de buffer, já que estes são mais caros.

Atualmente, os HD's de grande capacidade estão vindo equipados com buffers de 2 Mb e 8 Mb, porém, antigamente, era comum encontrar-se discos rígidos de baixa capacidade de armazenamento com 256 Kb ou bem menos de cache. Cache de disco e buffer são a mesma coisa.

- Questão: O que é o buffer de HD?

A razão que justifica a importância do cache nos computadores atuais, é que uma operação como encontrar dados no HD requer um posicionamento aleatório de certas peças (não vou entrar em detalhes, senão teríamos que estudar toda a arquitetura de um HD, o que não é tão simples) que contrasta com a velocidade do mesmo, gerando um atraso de alguns milissegundos na operação total requerida. Atualmente, alguns milissegundos são cruciais para um bom desempenho geral do disco, afinal, ele geralmente é o que deixa os computadores de alto desempenho mais lentos, pois é um dispositivo predominantemente "físico", a grosso modo, contrastando com a delicadeza e precisão de componentes de altíssimo desempenho, como processadores, placas de vídeo e memórias RAM. Quem possue memória RAM insuficiente pode sentir facilmente quando o HD entra em "swapping", pois a velocidade do mesmo em relação à memória RAM é absurdamente menor, e o aplicativo praticamente fica afogado na atuação deplorável do HD como memória virtual.

O buffer do HD é uma memória intrínseca do disco rígido, que visa justamente minimizar o tempo de acesso aos dados, já que eles podem estar contidos nessa memória, sendo portanto transferidos num tempo muito mais rápido do que seria a operação de busca normal do HD, que é o grande vilão da história. Por exemplo, um disco IDE ATA convencional transfere um bloco de 4.096 bytes diretamente do seu cache interno em cerca de 1/100 (um centésimo) do tempo que levaria se fosse usado o mecanismo de busca convencional. Essa é a função do cache de disco, de forma sucinta.

-Questão: O que é cache de gravação e leitura, e qual a diferença entre eles?

O cache de gravação causa modificações no HD, ao contrário do cache de leitura. Este último é, resumidamente, o ato de o sistema ler as informações no cache em vez de consultar o disco rígido em si, poupando todas as etapas mecânicas que degradam a performance geral.

O cache de gravação, caso ativado, faz com que os dados que seriam gravados pelo sistema no dísco rígido em si sejam alocados no cache, que manda uma mensagem de volta ao sistema operacional dizendo que tudo está "ok". Essas informações gravadas no cache só seriam transmitidas posteriormente ao disco rígido em si, de forma permanente.

-Questão: Como assim, "de forma permanente"? O cache não seria uma forma permanente de armazenamento?

Aqui encontramos um problema. O cache é uma memória volátil, e não sobrevive a imprevistos como uma queda de energia, por exemplo. Caso isso ocorra, dados importantes podem ser perdidos, e pior, o sistema operacional sequer tomará conhecimento, já que não receberá instruções detalhadas do que estava contido no cache e que não foi gravado no disco propriamente dito. Informações importantes, como arquivos de sistema operacional, podem ser comprometidas nesse caso.

- Questão: Bem, então parece que o cache ajuda em acessos aleatórios ao disco, caso as informações tenham sido previamente carregadas nele... mas existe algum "ponto fraco" no uso do cache, ou seja, alguma operação onde a sua atuação seja insatisfatória?

Alguns de vocês já imaginam mais ou menos as limitações do cache, basta pensar um pouco e vocês responderão à essa pergunta. Vejamos:

Quando fazemos acessos aleatórios de forma massiva no disco, é evidente que o cache será de pouco auxílio. Sabendo-se que ele apenas memoriza o que foi acessado por último pelo disco rígido, é natural que informações antigas sequer estejam armazenadas no buffer, tornando-o inatuante neste caso.

Outro ponto infeliz relacionado ao buffer é o seu tamanho. Os discos rígidos atuais possuem geralmente de 2Mb à 8Mb de cache, imagine só se formos acessar um arquivo ou grupo de arquivos que possua(m) 80Mb, e suponha também que nós acessássemos esse(s) arquivo(s) corriqueiramente. Infelizmente, apenas 10% da quantidade total acessada estaria no cache, e os outros 90% teriam de ser acessados de forma convencional pelo disco rígido, tomando um precioso tempo do usuário. Note que eu estou usando um exemplo otimizado, já que muito provavelmente o cache estaria sendo usado por outros arquivos de diferentes partes do disco, reduzindo ainda mais esse percentual. Concluimos então que o cache é mais limitado do que a maioria das pessoas imagina.

-Questão: Nossa, fiquei decepcionado... então quer dizer que o cache de disco não aumenta a performance do disco como os fabricantes alegam?

Em parte, isso infelizmente é verdade. O desempenho do disco rígido está muito longe de ser proporcional ao cache que ele apresenta, os motivos já foram discutidos acima. Há um grande jogo de marketing em cima da divulgação do tamanho do buffer de disco, o que causa certa euforia em algumas pessoas, desnecessariamente. Não estou querendo desencorajar aqueles que estão determinados a adquirir um HD com a maior quantidade de buffer disponível, longe disso. Porém, os benchmarks realizados com HD's similares e com quantidades diferentes de buffer mostram que a teoria se aplica com bastante conveniência, no que se refere ao desempenho do HD. Uma sequência de testes realizados pelo site http://www.storagereview.com nos mostra a seguir como cada disco se comportou durante as operações de disco:

http://www.storagereview.com/articles/9906...5120BfrDif.html

Os discos usados no teste são relativamente antigos, da Maxtor, com repectivamente 512 Kb e 1024 Kb de buffer, porém nos dão uma ideia aproximada do comportamento e da função do cache em aplicativos comuns. Notem que em alguns testes, se não a maioria deles, o disco de menor cache obteve maior desempenho, mas algo tão desprezível que podemos enquadrar na margem de erro do teste. Essa opinião é minha e não tem nenhum vínculo com as conclusões dos autores do teste, fica justificado caso haja alguma discrepância com os mesmos.

-Questão: Então, vale ou não vale a pena pagar um pouco mais para se obter um HD de 8 Mb de buffer, que é o maior padrão atualmente para discos de interface IDE ATA ?

Isso depende de você. O cache vai te dar um "empurrão" no dia-a-dia, tornando tarefas simples mais rápidas pelo fato de o armazenamento das informações no cache ser maior. Mas, se você for executar um loading em um game de centenas de megabytes, e seu uso cotidiano seja apenas vinculado a aplicativos colossais e tarefas que envolvam grande transferência de dados, é claro que o cache fará pouca diferença, como já foi explicado aqui. Dê preferência a discos rígidos de alta rotação, como 7.200 RPM, se possível ATA 133, caso a sua placa-mãe dê suporte a essa taxa teórica de transferência. Se tiver dinheiro sobrando, não há necessidade em se "evitar" um disco com 8 Mb de buffer, já que seria um recurso a mais, ainda sim. Cabe a você fazer a melhor escolha

Clemente Silva · 13 de agosto de 2004

Excelente tópico! Parabéns!

De fato, o tamanho do cache do disco é um item secundário na avaliação da performance (ele dá uma ajudinha, mas não é primordial), sendo que a velocidade de rotação é sempre o primeiro item à considerar. Para adiantar alguma coisa, o cache do disco deveria ter no mínimo 10 vezes a capacidade máxima que se tem hoje, mas isso com certeza iria jogar o preço dos HDs "nas alturas".

Só acrescentando: HDs com maior RPM tem latências menores, ou seja: o tempo que as cabeças de leitura levam para se posicionar no cilindro onde estão os dados, mais o tempo que leva até que os setores que contém os dados passem "debaixo" das cabeças para serem lidos, diminui quando o RPM é maior. Isso sim traz um bom aumento de performance.

[]'s

Doody · 13 de agosto de 2004

Belo Tópico Neobius! vai esclarecer muita gente com certeza.

Eu sempre quis saber se esse buffer realmente fazia muita diferença no desempenho do disco.

Valeu pelo esclarecimento.

nacano · 18 de agosto de 2004

Neobius você sabe como eu sei se minha hd tem 2 ou 8MB

Neobius · 19 de agosto de 2004

Postado Originalmente por nacano@18 ago 2004, 19:55
Neobius você sabe como eu sei se minha hd tem 2 ou 8MB

Através de um programa de diagnóstico como o Everest Home Edition (antigo AIDA32). Vá em Armazenamento e clique na sub-opção ATA. Lá estará listado os detalhes do seu dispositivo ATA, no caso um disco rígido. Veja também outras informações importantes, como a taxa de transferência teória máxima (p. ex. ATA100 no meu caso) e as rotações por minuto - RPM.

Mestreyoda · 26 de agosto de 2004

Bom eu tinha um Barracuda ata IV ata 100 e depois troquei por um barracuda SATA 8mb buffer de 80gb, sinceramente, senti q a maquina ficou mais "solta" para aberturas e arrastes de pastas e arquivos mas loading de jogos não senti "tanta" diferença. E fora q o sata (não sei se todos) faz leituras masui rapidas q os ATAs, percebi q o led de hd pisca muito menos q quando eu tinha o ATA. Li em um outro forum q os SATAs tem uma tecnologia de alocação mais aprimorada em q se lê menos disco, pois ele aloca os arquivos vinculados um ao outro, proximos um do outro sem dividi-los em pratos diferentes, fazendo com q a leitura seja mais inteligente. (me corrijam se eu tiver errado).

não me arrependi de forma alguma por pegar um sata ao invés de 80gb ata. paguei mais caro mas o produto é realmente de primeira. afinal para quem joga e busca desempenho de maquina, 7% de desempenho num dualchannel + 10% desempenho em leitura de disco, + 30% desempenho em um overclock, etc no final ajuda uns 47% hehehe

Clemente Silva · 26 de agosto de 2004

Postado Originalmente por Mestreyoda@26 ago 2004, 10:24
os SATAs tem uma tecnologia de alocação mais aprimorada em q se lê menos disco, pois ele aloca os arquivos vinculados um ao outro, proximos um do outro sem dividi-los em pratos diferentes, fazendo com q a leitura seja mais inteligente. (me corrijam se eu tiver errado).

O princípio da desfragmentação é: manter arquivos gravados sequencialmente na mesma trilha (e em setores consecutivos).

Se a quantidade de setores necessários exceder uma trilha, o arquivo deverá continuar no mesmo cilindro, ou seja: na mesma trilha da próxima superfície do mesmo prato, e assim sucesivamente. Isso fará com que as cabeças não precisem ser movidas para outras trilhas/cilindros: menos ação mecânica = mais rapidez na leitura.

Se os arquivos fossem gravados sequencialmente em trilhas no mesmo prato, as cabeças precisaria se movimentar ao longo do prato (radialmente, claro) para poder fazer a leitura, o que diminuiria o desempenho.

Por exemplo, vamos apenas imaginar que um arquivo de 100 MB precise ocupar três trilhas, num HD com 2 pratos (4 superfícies graváveis). O ideal é que seja gravado em três trilhas no mesmo cilindro (uma trilha em cada superficie), e não em três trilhas na mesma superfície (todas na mesma superfície).

Se o arquivo não estiver gravado sequencialmente em cilindros, será considerado fragmentado.

NEME · 28 de agosto de 2004

quanto ao tópico sem comentários.......mas você por acaso poderia dispor algum link sobre o software que você citou sobre o tamanho do cash, rpm, taxa de transferência e etc.....

obrigado!!!! e abraços

Wandim · 4 de setembro de 2004

Olha o link pro Everest (aida32)

http://www.lavalys.hu/downloads/everesthome110.zip

Salgoud · 5 de setembro de 2004

Cara, foi ótimo esse tópico que você abriu, me ajudou muito. Pois eu não fazia a menor ideia para que servia o buffer do disco rígido, e se adiantava alguma coisa.

Valeu mesmo

TecToy · 10 de setembro de 2004

Fiquei com uma duvida... Um chegado meu a um tempo atrás, fez a loucura de tirar a memo de uma pl de video e por outra (passando de 64 p/ 128) e incrivelmente funcionou! (segundo ele) Isso seria possível fazer com o HD também? tenho um módulo de 512Mega (chips de 64M) "queimado" aqui (levou um curto numa extremidade) e espava pensando em soltar um chip desse e tentar por num HD aqui... será que daria certo? (acho q o chip da mem. é muito dif. do HD, mas tudo bem.. hehe) E com ourto tipo de chip?

Ps.: Já estou começando a ver a venda HDs com 12M (ou 16M, num lembro) de cache!!

WDNoname · 3 de outubro de 2004

Po bom topico, eu nem sabia que tinha esse tal de buffer

Silvana G Melo · 8 de outubro de 2004

Este tópico foi editado e algumas mensagens deletadas, a fim de remover comentários desnecessários (off-topics).

Queridos,

Evitem comentários off-topics e/ou que desvirtuem o teor original do tópico, evitando assim que suas mensagens sejam editadas ou deletadas.

Certa da compreensão e colaboração de todos,

Mil Beijões!

renanlira04 · 8 de novembro de 2004

Adquiri um disco com 120gb e 2mb de buffer, mais pela capacidade do mesmo. Esses 2mb são quase inuteis, também porque costumo trabalhar com arquivos gigantescos. Para mim +6mb não seriam algum importante.

rodrigoultratech · 22 de novembro de 2004

Li sua matéria e gostei demais do contexto, muito bom mesmo, está bem esclarecido. Está de Parabéns!!

Abraços !!!

eder16 · 22 de novembro de 2004

Muito bom esse tópico!! Parabéns!!

Na minha opinião, os fabricantes de HD's usam dessa estratégia para vender o produto mais caro, ou seja, um HD 80GB com 2 MB de buffer por um valor X e um HD de 80GB com 8 MB de buffer por um valor de 100 reais a mas (valores fictícios). Sendo que o desempenho desses HD's seja muito parecido.

Com esses 100 reais a mais você poderia estar comprando um disco rígido com mais capaciade. Esse é um jogo usado por fabricantes, não só de informática, mas também em outros ramos do comércio, para ganharem dinheiro.

30 de dezembro de 2004

inatum se eu comprar um Hd de 80 da samsung 7200. 2 mega estaria quase a mesma coisa se eu comprasse um segate 80. 8 mega de buffer. e sobre o sobrecarregamento do sistema??????

Tipo Memoria Virtual???????

Neobius · 30 de dezembro de 2004

Postado Originalmente por leandroserra@30 dez 2004, 00:09
inatum se eu comprar um Hd de 80 da samsung 7200. 2 mega estaria quase a mesma coisa se eu comprasse um segate 80. 8 mega de buffer. e sobre o sobrecarregamento do sistema??????

Tipo Memoria Virtual???????

Memória virtual não tem absolutamente nada a ver com o cache do disco rígido, ela serve para suprir de improviso a falta de memória RAM, como eu jpa te expliquei em outro tópico... o buffer vem embutido no HDD e serve para... bem, leia acima...

vinicripatos · 31 de dezembro de 2004

neobius ou clemente silva (ou outra pessoa), vocês conhecem algum artigo que fale sobre a estrutura do hd. me interessei pelo assunto.

silviola · 31 de janeiro de 2005

Possuo 2 HDs Sata 80GB em RAID 0, 8MB de Cache cada um. Neste caso os sitema enxerga estes HDs como se fosse 1 HD de 160GB, ok, até aí tudo bem, mas no caso do Cache, com fica, 16MB?

PCLOCK · 18 de fevereiro de 2005

Essa soma dos buffers é invisivel ao usuário assim como é feita com o espaço dos discos. A controladora SATA RAID vai se utilizar do buffer dos dois HDs porque isso faz parte da arquitetura dos HDs não depende da controladora.

morihideki · 3 de março de 2005

O Buffer do HD não é a mesma coisa de memoria cache do processador. É similar mas não igual.

Essas memorias são caras, mas no caso dos HD eu acho que são desnecessarias.

Luis Henri · 25 de março de 2005

Quando eu pergunto aqui em Fortaleza para algum vendedor se eles tem hd com buffer de 8mb, eles dizem não, só possuímos de 40 Gb ou 80 Gb!

Aí fica difícil de achar!

vocês saberiam o código/referência do HD 80GB 7200RPM da Samsung ou Segate! com 8Mb de buffer!

Procurei no site samsung mais os de 8MB de buffer são para notebook .....

dmknob · 2 de abril de 2005

Pro Luis Henri:

SP0812N - HDD Samsung 80Gb 7,200RPM 8MB CACHE UDMA/133 IDE

Neobius · 4 de maio de 2005

Os preços de discos ATA de alta capacidade, por exemplo, 160 Gb, estão muito mais baixos do que alguns meses atrás... acho que, mais do que nunca, vale a pena investir em espaço em tempos que um jogo ocupa 5 Gb, assim como aplicativos de edição de fotografias, DVD's ripados em alta resolução, enfim... estive meio por fora de preços e quando fui ver levei um susto, HD'd de 160 Gb custando o mesmo que custava um de 80 Gb há 6 meses atrás. Acho que a tecnologia SATA está forçando os preços para baixo desse tipo de disco. E quanto maior a capacidade, mais coisas você tende a armazenar, mais arquivos movimenta, e menos você tira proveito do buffer, que é o tema desse tópico.

E para quem perguntou sobre o número serial de HD's que têm 8 Mb de buffer, eu não sei dizer, mas aconselho a buscar em sites mais descritivos como a WAZ, usando como base para compra em outros sites mais baratos, mas é bom insistir caso vocês queiram detalhes, pois isso lembra muito a questão das placas de vídeo com 128 bits, muita gente se decepcionando por comprar placas de 64 bits de memória enquanto esperavam 128 bits, e 128 bits em placas supostamente sendo vendidas como 256 bits. Acredito que algo similar também ocorra com os discos rígidos, assim como tudo mais na informática.