Концепция кэш-памяти применима и к дисковым ЗУ. Принцип кэширования дисков во многом схож с принципом кэширования основной памяти, хотя способы доступа к диску и ОП существенно разнятся. Если время обращения к любой ячейке ОП одинаково, то для диска оно зависит от целого ряда факторов. Во-первых, нужно затратить некоторое время для установки головки считывания/записи на нужную дорожку. Во-вторых, поскольку при движении головка вибрирует, необходимо подождать, чтобы она успокоилась. В-третьих, искомый сектор может оказаться под головкой также лишь спустя некоторое время.

Дисковая кэш-память представляет собой память с произвольным доступом, «размещенную» между дисками и ОП. Емкость такой памяти обычно достаточно велика - от 8 Мбайт и более. Пересылка информации между дисками и основной памятью организуется контроллером дисковой кэш-памяти. Изготавливается дисковая кэш-память на базе таких же полупроводниковых запоминающих устройств, что и основная память, поэтому в ряде случаев с ней обращаются как с дополнительной основной памятью. С другой стороны, в ряде операционных систем, таких как UNIX, в качестве дискового кэша используется область основной памяти.

В дисковой кэш-памяти хранятся блоки информации, которые с большой вероятностью будут востребованы в ближайшем будущем. Принцип локальности, обеспечивающий эффективность обычной кэш-памяти, справедлив и для дисковой, приводя к сокращению времени ввода/вывода данных от величин 20-30 мс до значений порядка 2-5 мс, в зависимости объема передаваемой информации.

В качестве единицы пересылки может выступать сектор, несколько секторов, а также одна или несколько дорожек диска. Кроме того, иногда применяется пересылка информации, начиная с выбранного сектора на дорожке до ее конца. В случае пересылки секторов кэш-память заполняется не только требуемым сектором, но секторами, непосредственно следующими за ним, так как известно, что в большинстве случаев взаимосвязанные данные хранятся в соседних секторах. Этот метод известен также как опережающее чтение (read ahead).

В дисковых кэшах обычно используется алгоритм сквозной записи. Специфика состоит в том, что далеко не всю информацию, перемещаемую между дисками и основной памятью, выгодно помещать в дисковый кэш. В ряде случаев определенные данные и команды целесообразно пересылать напрямую между ОП и диском По этой причине в системах с дисковым кэшем предусматривают специальный динамический механизм, позволяющий переключать тракт пересылки информации: через кэш или минуя его.

Одна из привлекательных сторон дискового кэша в том, что связанные с ним преимущества могут быть получены без изменений в имеющемся аппаратном и программном обеспечении. Многие серийно выпускаемые дисковые кэши интегрированы в состав дисковых ЗУ. В качестве примера можно привести модель 23 системы IBM 3880, в состав которой входят дисковые ЗУ со встроенным контроллером кэш-памяти и кэш-памятью емкостью от 8 до 64 Мбайт. Дисковая кэш-память применяется и в персональных ВМ.

Дисковая кэш-память обычно включает в себя средства для обнаружения и исправления ошибок. Так, в уже упоминавшейся модели 23 системы IBM 3880 имеются средства для обнаружения тройных ошибок (одновременного появления ошибок в трех разрядах) и исправления одиночных, двойных и большинства тройных ошибок. Более ранняя модель 13 той же системы имела кэш-память емкостью 4-8 Мбайт и умела обнаруживать двойные и исправлять одиночные ошибки. В обеих моделях замещение информации в кэше производится в соответствии с алгоритмом минимального предыдущего использования (LRU).

Примечательно, что архитектура кэш-памяти современных магнитных дисков типа «винчестер» реализует полностью ассоциативное отображение.

Вернутся к заглавию