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Cos'è la cache del disco e che impatto ha sulle prestazioni?

I tecnici parlano spesso di "cache" quando affrontano argomenti relativi a CPU, unità disco e sistemi. Cos'è e che impatto ha sulle prestazioni?

La cache è una parte di RAM veloce integrata nel disco rigido. Serve per livellare il flusso di dati tra l'unità disco, relativamente lenta, e il resto del computer, perché è in grado di accettare i dati in modo più rapido rispetto ai tempi di scrittura e lettura dal disco. Per facilitare il compito della cache, il disco include in genere una funzionalità logica che analizza l'utilizzo del disco e legge in anticipo i dati che presumibilmente verranno richiesti.

Se la cache non è piena, la sua velocità di trasferimento dei dati è molto più veloce rispetto alla velocità di lettura e scrittura dei dati del disco.

La cache non va confusa con la dimensione del disco o con la RAM di sistema. Si tratta di un'entità distinta: di fatto, nella struttura che ospita il disco rigido sono installati normali chip di memoria. Spesso le specifiche di un'unità disco includono anche la quantità di cache on-board.

La cache integrata è cosa diversa anche rispetto alla configurazione di una porzione della RAM di sistema da utilizzare come buffer del disco, benché spesso anche questa venga definita cache del disco.

L'impoortanza della cache del disco è data dalla possibilità che offre di eseguire applicazioni che utilizzando un'elevata quantità di dati, compresi i giochi. Sebbene si pensi in genere alle prestazioni del disco in termini di velocità di rotazione e di tempo di ricerca, la quantità di cache sul disco è altrettanto importante. In molte applicazioni di fatto la dimensione della cache è ancora più importante dei tempi di ricerca. Ciò è vero soprattutto per le applicazioni che leggono e scrivono in sequenza file di grandi dimensioni.

I vantaggi della cache durano fino a quando questa non si riempie. Se il sistema cerca di inviare o ricevere dati in modo più rapido rispetto alle capacità di lettura o scrittura del disco, la cache si riempirà e le prestazioni del disco stesso si ridurranno significativamente. Tuttavia, poiché l'attività del disco è in genere altalenante, ovvero si muove per picchi e non presenta una fluenza equilibrata dei dati, è possibile prevedere la quantità sufficiente di memoria cache che consente di stare al passo con le richieste di scrittura per la maggior parte del tempo.

Il significato esatto di "maggior parte del tempo" dipende in larga parte da quanta cache c'è sul disco. Teoricamente, dovrebbe essere così grande da non riempirsi mai. Poiché la RAM è relativamente costosa se confrontata agli altri componenti di un disco, anche se i prezzi variano in base al tipo di RAM utilizzata, questa via non è molto praticabile.

La dimensione della cache è una delle principali differenze tra i dischi. Oggi lo standard è di un minimo di 2 Mb di cache, sebbene molte delle unità ad alte prestazioni oggi disponibili ne prevedano anche 8. Un disco con 16 Mb consentirà un notevole miglioramento delle prestazioni, ma non sono molto diffusi e implicano quindi un costo maggiore.

Se tutti gli altri fattori si equivalgono, il disco con la cache maggiore offrirà le migliori prestazioni. Costerà di più, ma lavorerà meglio.