Самая высокая скорость обмена данными в компьютере в режиме
У всех бывает ситуация, когда скорость работы компьютера ощутимо падает. Связано это может быть с чем угодно. Но в большинстве случаев во всем виновата низкая скорость обмена данными с диском. Как увеличить эту самую скорость и заставить компьютер работать чуть быстрее, мы сейчас и подумаем.
Небольшой ликбез
Строго говоря, скорость обмена данными для каждого жесткого диска своя. И реализуется она обычно на физическом уровне. То есть, выше скорости заданной производителем HDD все равно прыгнуть не получится. Программными средствами возможно только избавиться от помех, снижающих скорость обмена данными системы с диском. Существует несколько способов «тюнинга» жесткого диска. Некоторые из них мы разберем. Увеличить скорость обмена данными с жестким диском можно и стандартными средствами операционной системы Windows.
В случае с новыми SSD-дисками увеличение скорости как бы и не надо, но в некоторых случаях эти способы могут помочь и твердотельным накопителям. Вообще, высокая скорость чтения-записи SSD-дисков достигается совсем другой технологией в отличие от HDD. Но все факторы, описанные в этой статье, актуальны и для SSD. Со временем в таких накопителях тоже падает скорость обмена данными с диском. Как увеличить ее? Так же, как и в случае с обычными HDD. Об этом чуть ниже.
Способ №1. Дефрагментация
Некоторые недооценивают опасность наличия фрагментированных файлов на диске. И очень зря. Чем больше фрагментов одного файла разбросано по разным частям диска, тем большее время уходит у системы на его полную «сборку». Соответственно, диск работает медленнее. Кроме того, постоянное перемещение головки HDD по всей поверхности диска способствует ее скорейшему выходу из строя.
Итак, предположим, что в связи с сильной фрагментированностью файлов на диске, сильно упала скорость обмена данными с диском. Как увеличить скорость и вернуть HDD в строй? С помощью системной программы для дефрагментации дисков. Для запуска программы следует щелкнуть правой кнопкой мыши по названию требуемого диска и перейти в пункт меню «Свойства». В открывшемся окне нужно выбрать вкладку «Сервис». Там вы найдете кнопку «Выполнить дефрагментацию». Нажав на нее, вы увидите окно системной утилиты для дефрагментации. А дальше все как в стандартных программах. Выбираем диски для «дефрага» и нажимаем «Начать».
После завершения процесса требуется перезагрузить компьютер. Выполнение дефрагментации может занять продолжительное время в зависимости от того, какое количество информации содержится на диске. После перезагрузки системы вы заметите, насколько увеличилась скорость работы компьютера в целом.
Способ №2. Используем оперативную память
Продолжим наш разговор о том, как увеличить скорость жесткого диска. Система Windows способна создавать в оперативной памяти специальный буфер, который используется для работы с прерываниями. Эти самые прерывания возникают при обмене данными с HDD. В них нет ничего страшного. Это стандартный способ работы жесткого диска. Но работу с прерываниями можно оптимизировать с помощью оперативной памяти.
Итак, первым делом нам нужно открыть консоль Windows. В ней нужно написать следующее: sysedit.exe. Откроется окно редактора, в котором следует выбрать файл system.ini. Все правки будут вводиться именно в этот файл. В открывшемся файле следует добавить строку lrq14=4096. Добавлять ее следует сразу после строки 386enh. После этого сохраняем изменения в файле ini и перезагружаемся. Такой способ актуален и для Windows 7. Скорость обмена данными с диском должна возрасти в разы. При условии, что все сделано верно.
Способ №3. PAT
Бывает и такое, что низкая скорость обмена данными связана с тем, что нарушена структура диска. Это значит, что секторы и кластеры находятся не в том порядке, в котором должны быть изначально. Даже при самом крошечном сдвиге раздела скорость чтения-записи падает во много раз. Чтобы противостоять этой проблеме, существуют различные программы. Наверное, лучшая из них выпущена компанией Paragon и называется Alignment Tool (PAT).
Итак, мы определили, что нарушение структуры раздела может влиять на скорость обмена данными с диском. Как увеличить скорость с помощью PAT? Очень просто. Главное - запустить программу и нажать кнопку «Анализ». Все остальное программа сделает сама в автоматическом режиме. Мощный алгоритм по выявлению «неправильных» секторов диска не пропустит ни одного из них. Процесс довольно трудоемкий, поэтому времени на исправление ошибок будет затрачено очень много. После завершения процесса следует перезагрузить компьютер.
Заключение
Только что мы разобрали такой параметр системы, как скорость обмена данными с диском. Как увеличить ее в несколько раз, мы тоже поняли. Если выполнять все вышеперечисленные рекомендации хотя бы раз в месяц, то проблем со скоростью записи-чтения HDD не будет. Эти же правила действуют и для SSD-накопителей. Применив все рекомендации по ускорению обмена данными, вы заметите, насколько возросло быстродействие компьютера в целом.
Персональные компьютеры, ноутбуки, смартфоны и другие гаджеты обмениваются информацией, используя кабельные, оптоволоконные и другие каналы связи.
Передача информации в общем виде выглядит следующим образом.
Скорость передачи информации — это скорость, с которой передаются данные через канал связи, показывающая, какое количество бит информации передаётся за единицу времени.
Базовой единицей измерения скорости передачи информации является бит в секунду и обозначается бит/с .
Пропускная способность канала — одна из важных характеристик каналов передачи информации, которая показывает, какова максимальная скорость передачи информации по каналу связи в единицу времени.
С другой стороны, пропускная способность канала — это количество информации, передаваемое в единицу времени.
V = I t , где \(V\) — пропускная способность канала; \(I\) — объём переданной информации; \(t\) — время передачи информации.
Основные единицы измерения пропускной способности канала: бит/с; Кбит/с; Мбит/с.
Дополнительные единицы измерения: байт/с; Кбайт/с; Мбайт/с.
| \(1\) байт/с | \(8\) бит/с |
| \(1\) Кбит/с | \(1024\) бит/с |
| \(1\) Мбит/с | \(1024\) Кбит/с |
| \(1\) Гбит/с | \(1024\) Мбит/с |
При решении задач используется формула I = V · t , где \(V\) — пропускная способность канала; \(I\) — объём переданной информации; \(t\) — время передачи информации.
Если скорость передачи информации задана в бит/с, а размер файла — в мегабайтах, то следует привести все единицы в один формат и только после этого делать вычисления.
1 В чем главное преимущество микропроцессорной системы?
высокая гибкость 1
малое энергопотребление
низкая стоимость
высокое быстродействие
2 Микропроцессорная система какого типа не обеспечивает управление внешними устройствами?
компьютер
контроллер
микроконтроллер
все типы обеспечивают управление внешними устройствами 1
3 Разрядность какой шины прямо определяет быстродействие микропроцессорной системы?
шины адреса
шины данных 1
шины управления
шины питания
4 Какая архитектура обеспечивает большее быстродействие?
принстонская
фон-неймановская
гарвардская 1
быстродействие не зависит от архитектуры
5 Для чего служит регистр признаков?
для хранения флагов результатов выполненных операций 1
для хранения кодов специальных команд
для хранения кода адреса
для определения режима работы микропроцессорной системы
6 Микропроцессорная система какого типа разрабатывается чаще всего?
микрокомпьютер
компьютер
микроконтроллер 1
разработка не требуется, используются готовые системы
7 Разрядность какой шины определяет максимально допустимый объем памяти микропроцессорной системы?
шины адреса 1
шины данных
шины управления
шины питания
8 Для чего предназначены регистры процессора?
для временного хранения кодов 1
для ускорения выборки команд из памяти
для выполнения арифметических операций
для буферирования внешних шин
9 Какова функция конвейера?
распараллеливание выполнения арифметических операций
ускорение выборки команд 1
ускорение выполнения логических операций
уменьшения количества команд процессора
10 Какой режим обмена по магистрали предполагает подтверждение выполнения операции?
асинхронный 1
синхронный
мультиплексированный
немультиплексированный
11 Какой режим обмена по магистрали не предполагает подтверждение выполнения операции?
асинхронный
синхронный 1
мультиплексированный
немультиплексированный
12 Какой режим обмена предполагает отключение процессора?
обмен по прямому доступу к памяти 1
обмен по прерываниям
программный обмен
обмен по аварийным прерываниям
13 Какой режим обмена обеспечивает наибольшую скорость передачи информации?
программный обмен
обмен по прерываниям
обмен по прямому доступу к памяти 1
все режимы одинаковы по быстродействию
14 Какой режим обмена используется чаще всего?
программный обмен 1
обмен по прерываниям
обмен по прямому доступу к памяти
все режимы используются одинаково часто
15 Какой тип обмена обеспечивает гарантированную передачу информации любому устройству-исполнителю?
синхронный
асинхронный 1
синхронный и асинхронный
ни синхронный, ни асинхронный
16 Линии какой шины используются как для передачи кодов данных, так и кодов адреса?
немультиплексированной
асинхронной
синхронной
мультиплексированной 1
17 Какой тип обмена обеспечивает более высокую скорость передачи информации?
синхронный 1
асинхронный
синхронный и асинхронный одинаково быстры
ни синхронный, ни асинхронный
18 Какая структура шин адреса и данных обеспечивает большее быстродействие?
мультиплексированная
немультиплексированная 1
двунаправленная
быстродействие от типа структуры не зависит
19 При каком типе прерываний число различных прерываний может быть больше?
при векторных прерываниях 1
при радиальных прерываниях
максимальное число прерываний постоянно при любом типе прерываний
максимальное число прерываний не ограничено
20 Какой тип прерываний требует более сложной аппаратуры устройства-исполнителя?
радиальный
векторный 1
тактируемый
сложность не зависит от типа прерывания
Как уже отмечалось, микропроцессорная система обеспечивает большую гибкость работы, она способна настраиваться на любую задачу. Гибкость эта обусловлена прежде всего тем, что функции, выполняемые системой, определяются программой (программным обеспечением, software ), которую выполняет процессор . Аппаратура ( аппаратное обеспечение , hardware ) остается неизменной при любой задаче. Записывая в память системы программу, можно заставить микропроцессорную систему выполнять любую задачу, поддерживаемую данной аппаратурой. К тому же шинная организация связей микропроцессорной системы позволяет довольно легко заменять аппаратные модули, например, заменять память на новую большего объема или более высокого быстродействия, добавлять или модернизировать устройства ввода/вывода , наконец, заменять процессор на более мощный. Это также позволяет увеличить гибкость системы, продлить ее жизнь при любом изменении требований к ней.
Но гибкость микропроцессорной системы определяется не только этим. Настраиваться на задачу помогает еще и выбор режима работы системы, то есть режима обмена информацией по системной магистрали ( шине ).
Практически любая развитая микропроцессорная система (в том числе и компьютер ) поддерживает три основных режима обмена по магистрали:
- программный обмен информацией;
- обмен с использованием прерываний ( Interrupts );
- обмен с использованием прямого доступа к памяти ( ПДП , DMA — Direct Memory Access ).
Программный обмен информацией является основным в любой микропроцессорной системе . Он предусмотрен всегда, без него невозможны другие режимы обмена. В этом режиме процессор является единоличным хозяином (или задатчиком, Master) системной магистрали. Все операции (циклы) обмена информацией в данном случае инициируются только процессором, все они выполняются строго в порядке, предписанном исполняемой программой.
Процессор читает (выбирает) из памяти коды команд и исполняет их, читая данные из памяти или из устройства ввода/вывода , обрабатывая их, записывая данные в память или передавая их в устройство ввода/вывода . Путь процессора по программе может быть линейным, циклическим, может содержать переходы (прыжки), но он всегда непрерывен и полностью находится под контролем процессора. Ни на какие внешние события, не связанные с программой, процессор не реагирует (рис. 1.11). Все сигналы на магистрали в данном случае контролируются процессором.
Обмен по прерываниям используется тогда, когда необходима реакция микропроцессорной системы на какое-то внешнее событие, на приход внешнего сигнала. В случае компьютера внешним событием может быть, например, нажатие на клавишу клавиатуры или приход по локальной сети пакета данных. Компьютер должен реагировать на это, соответственно, выводом символа на экран или же чтением и обработкой принятого по сети пакета.
В общем случае организовать реакцию на внешнее событие можно тремя различными путями:
- с помощью постоянного программного контроля факта наступления события (так называемый метод опроса флага или polling );
- с помощью прерывания, то есть насильственного перевода процессора с выполнения текущей программы на выполнение экстренно необходимой программы;
- с помощью прямого доступа к памяти , то есть без участия процессора при его отключении от системной магистрали.
Проиллюстрировать эти три способа можно следующим простым примером. Допустим, вы готовите себе завтрак, поставив на плиту кипятиться молоко. Естественно, на закипание молока надо реагировать, причем срочно. Как это организовать? Первый путь — постоянно следить за молоком, но тогда вы ничего другого не сможете делать. Правильнее будет регулярно поглядывать на молоко, делая одновременно что-то другое. Это программный режим с опросом флага. Второй путь — установить на кастрюлю с молоком датчик, который подаст звуковой сигнал при закипании молока, и спокойно заниматься другими делами. Услышав сигнал, вы выключите молоко. Правда, возможно, вам придется сначала закончить то, что вы начали делать, так что ваша реакция будет медленнее, чем в первом случае. Наконец, третий путь состоит в том, чтобы соединить датчик на кастрюле с управлением плитой так, чтобы при закипании молока горелка была выключена без вашего участия (правда, аналогия с ПДП здесь не очень точная, так как в данном случае на момент выполнения действия вас не отвлекают от работы).
Первый случай с опросом флага реализуется в микропроцессорной системе постоянным чтением информации процессором из устройства ввода/вывода , связанного с тем внешним устройством, на поведение которого необходимо срочно реагировать.
Во втором случае в режиме прерывания процессор , получив запрос прерывания от внешнего устройства (часто называемый IRQ — Interrupt ReQuest ), заканчивает выполнение текущей команды и переходит к программе обработки прерывания. Закончив выполнение программы обработки прерывания, он возвращается к прерванной программе с той точки, где его прервали (рис. 1.12).
Здесь важно то, что вся работа, как и в случае программного режима, осуществляется самим процессором, внешнее событие просто временно отвлекает его. Реакция на внешнее событие по прерыванию в общем случае медленнее, чем при программном режиме. Как и в случае программного обмена, здесь все сигналы на магистрали выставляются процессором, то есть он полностью контролирует магистраль . Для обслуживания прерываний в систему иногда вводится специальный модуль контроллера прерываний , но он в обмене информацией не участвует. Его задача состоит в том, чтобы упростить работу процессора с внешними запросами прерываний . Этот контроллер обычно программно управляется процессором по системной магистрали.
Естественно, никакого ускорения работы системы прерывание не дает. Его применение позволяет только отказаться от постоянного опроса флага внешнего события и временно, до наступления внешнего события, занять процессор выполнением каких-то других задач.
Прямой доступ к памяти (ПДП, DMA) — это режим, принципиально отличающийся от двух ранее рассмотренных режимов тем, что обмен по системной шине идет без участия процессора. Внешнее устройство , требующее обслуживания, сигнализирует процессору, что режим ПДП необходим, в ответ на это процессор заканчивает выполнение текущей команды и отключается от всех шин , сигнализируя запросившему устройству, что обмен в режиме ПДП можно начинать.
Операция ПДП сводится к пересылке информации из устройства ввода/вывода в память или же из памяти в устройство ввода/вывода . Когда пересылка информации будет закончена, процессор вновь возвращается к прерванной программе, продолжая ее с той точки, где его прервали (рис. 1.13). Это похоже на режим обслуживания прерываний, но в данном случае процессор не участвует в обмене. Как и в случае прерываний, реакция на внешнее событие при ПДП существенно медленнее, чем при программном режиме.
Понятно, что в этом случае требуется введение в систему дополнительного устройства (контроллера ПДП ), которое будет осуществлять полноценный обмен по системной магистрали без всякого участия процессора. Причем процессор предварительно должен сообщить этому контроллеру ПДП , откуда ему следует брать информацию и/или куда ее следует помещать. Контроллер ПДП может считаться специализированным процессором, который отличается тем, что сам не участвует в обмене, не принимает в себя информацию и не выдает ее (рис. 1.14).
В принципе контроллер ПДП может входить в состав устройства ввода/вывода , которому необходим режим ПДП или даже в состав нескольких устройств ввода/вывода . Теоретически обмен с помощью прямого доступа к памяти может обеспечить более высокую скорость передачи информации, чем программный обмен, так как процессор передает данные медленнее, чем специализированный контроллер ПДП . Однако на практике это преимущество реализуется далеко не всегда. Скорость обмена в режиме ПДП обычно ограничена возможностями магистрали. К тому же необходимость программного задания режимов контроллера ПДП может свести на нет выигрыш от более высокой скорости пересылки данных в режиме ПДП . Поэтому режим ПДП применяется редко.
Если в системе уже имеется самостоятельный контроллер ПДП , то это может в ряде случаев существенно упростить аппаратуру устройств ввода/вывода , работающих в режиме ПДП . В этом, пожалуй, состоит единственное бесспорное преимущество режима ПДП .
Читайте также: