Это высокоскоростная буферная память между процессором и основной памятью

Обновлено: 21.11.2024

Память похожа на человеческий мозг. Он используется для хранения данных и инструкций. Память компьютера — это пространство для хранения данных в компьютере, где должны обрабатываться данные и храниться инструкции, необходимые для обработки. Память делится на большое количество мелких частей, называемых ячейками. Каждое местоположение или ячейка имеет уникальный адрес, который варьируется от нуля до размера памяти минус один. Например, если в компьютере 64 тыс. слов, то в этом блоке памяти 64 * 1024 = 65536 ячеек памяти. Адреса этих местоположений варьируются от 0 до 65535.

Память в основном бывает трех типов —

  • Кэш-память
  • Основная память/основная память
  • Вторичная память

Кэш-память

Кэш-память — это очень быстродействующая полупроводниковая память, которая может ускорить работу процессора. Он действует как буфер между процессором и основной памятью. Он используется для хранения тех частей данных и программ, которые наиболее часто используются процессором. Части данных и программ переносятся операционной системой с диска в кэш-память, откуда ЦП может получить к ним доступ.

Преимущества

Преимущества кэш-памяти заключаются в следующем:

  • Кэш-память работает быстрее, чем основная память.
  • Потребуется меньше времени доступа по сравнению с основной памятью.
  • В нем хранится программа, которая может быть выполнена за короткий промежуток времени.
  • Он хранит данные для временного использования.

Недостатки

Недостатки кэш-памяти заключаются в следующем:

  • Емкость кэш-памяти ограничена.
  • Это очень дорого.

Основная память (основная память)

Основная память содержит только те данные и инструкции, над которыми компьютер работает в данный момент. Он имеет ограниченную емкость, и данные теряются при отключении питания. Как правило, это полупроводниковое устройство. Эти воспоминания не такие быстрые, как регистры. Данные и инструкции, необходимые для обработки, находятся в основной памяти. Он разделен на две подкатегории: RAM и ROM.

Характеристики оперативной памяти

  • Это полупроводниковые запоминающие устройства.
  • Она известна как основная память.
  • Обычно энергозависимая память.
  • Данные теряются при отключении питания.
  • Это рабочая память компьютера.
  • Быстрее, чем вторичные воспоминания.
  • Компьютер не может работать без основной памяти.

Вторичная память

Этот тип памяти также известен как внешняя память или энергонезависимая память. Она медленнее, чем основная память. Они используются для постоянного хранения данных/информации. ЦП не имеет прямого доступа к этой памяти, вместо этого доступ к ним осуществляется через процедуры ввода-вывода. Содержимое вторичной памяти сначала переносится в основную память, а затем ЦП может получить к ней доступ. Например, диск, CD-ROM, DVD и т. д.

И ОЗУ, и кеш — это энергозависимая память, используемая для хранения данных. Кэш — это высокоскоростной механизм хранения, используемый ЦП для обеспечения более быстрого доступа к часто используемым программным инструкциям или данным, которые могут быть запрошены ЦП для следующей операции. Оперативная память — это форма компьютерной памяти, используемая для временного хранения всей информации, которую ваш компьютер активно использует для более быстрого доступа.

Что такое кэш?

Кэш — это компонент быстрой памяти, используемый центральным процессором (ЦП) компьютера для обеспечения более быстрого доступа к часто используемым программным инструкциям или данным, которые, вероятно, потребуются ЦП в следующий раз. Кэш — это небольшая, быстрая память, которая концептуально и физически близка к ЦП, а значит, более доступна для ЦП. Это значительно сокращает среднее время, необходимое ЦП для доступа к нужной информации. Идея состоит в том, чтобы спроектировать контроллер памяти, который может аппаратно перемещать данные между медленной и быстрой памятью. Кэш-память иногда называют памятью ЦП, поскольку она вставляется между процессором и основной памятью для уменьшения среднего времени доступа к данным. Кэш-память классифицируется по уровням: кэш-память 1-го уровня (кэш L1) или первичный кеш, кэш-память 2-го уровня (кэш L2) или вторичный кеш и кэш-память 3-го уровня (кэш L3) или третичный кеш.

Что такое оперативная память?

ОЗУ — это аббревиатура от оперативной памяти, типа компьютерной памяти, которая позволяет хранить и извлекать информацию на компьютере. Оперативная память — это краткосрочное цифровое хранилище компьютера. Все запросы, будь то инструкции или данные, попадают в оперативную память. ОЗУ — энергозависимая память, но она обеспечивает бесконечные циклы записи и быстрые операции чтения и записи, что делает ее подходящей для основной памяти электрооборудования. Это чрезвычайно быстрая компьютерная память, которая временно хранит всю информацию, которую ваш компьютер активно использует для более быстрого доступа. Данные, которые должны обрабатываться компьютером, часто меняются. Таким образом, данные должны храниться в такой памяти, из которой микропроцессор может легко считывать их, модифицировать и записывать обратно для хранения. Таким образом, оперативная память в основном хранит все, что вам нужно, мгновенно, как рабочая память компьютера. Однако это энергозависимая память, то есть она не может хранить данные при отключении питания.

Разница между кэшем и оперативной памятью

Смысл

– И ОЗУ, и кэш-память являются энергозависимой памятью, то есть им требуется питание для поддержания сохраненных данных, и они теряют данные при отключении питания. Оперативная память, сокращение от оперативной памяти, представляет собой чрезвычайно быструю компьютерную память, которая временно хранит всю информацию, которую ваш компьютер активно использует. Кэш-память, с другой стороны, представляет собой тип оперативной памяти, которая работает между ОЗУ и ЦП и обеспечивает более быстрый доступ к часто используемым программным инструкциям или данным, которые, скорее всего, потребуются ЦП в следующий раз.

Близость

– Кэш — это небольшой и очень быстрый компонент памяти, расположенный между основной памятью компьютера (ОЗУ) и его процессором. Кэш-память иногда называют памятью ЦП, потому что она концептуально и физически расположена близко к ЦП, в котором хранятся копии данных или инструкций из часто используемых ячеек основной памяти, чтобы обеспечить высокоскоростной доступ процессора. Оперативная память, с другой стороны, представляет собой краткосрочное цифровое хранилище компьютера, в котором хранятся данные и программы, активно используемые ЦП. Кэш расположен ближе всего к процессору.

Операция

– Кэш — это один из фундаментальных компонентов вычислений, который можно использовать двумя способами: кэш-память, в которой хранятся копии данных и инструкций из ОЗУ, и дисковый кеш, часть основной памяти, в которой хранятся относительно большие блоки часто используемых данных. для ускорения передачи данных с жесткого диска в оперативную память. С другой стороны, оперативная память — это место, где хранятся все активные данные и программы, поэтому ЦП может легко получить к ним доступ.

– Кэш очень быстрый и очень дорогой. Вот почему используется очень мало кэш-памяти по сравнению с оперативной памятью, потому что она очень дорогая. Поэтому для удешевления компьютеров используются жесткие диски для хранения огромных объемов данных, ведь они намного дешевле мегабайта оперативной памяти. Оперативная память относительно дешевле кэш-памяти, но дороже жестких дисков.

Производительность

– Чем больше кэш-памяти, тем быстрее будет работать ваш компьютер. Оперативная память намного быстрее, чем жесткий диск, дискета, компакт-диск или любой другой вторичный носитель информации. В среднем для доступа к данным с жесткого диска требуется от 8 до 16 мс, а для доступа к тем же данным из оперативной памяти требуется от 50 до 80 наносекунд. Кэш — это очень быстрая и небольшая память, способная доставлять данные со скоростью ЦП или близкой к ней. Доступ к кэш-памяти намного быстрее, чем доступ к основной памяти.

Кэш и ОЗУ: сравнительная таблица

Кэш и оперативная память

И ОЗУ, и кэш-память являются энергозависимыми. Это означает, что им требуется питание для поддержания сохраненных данных, а при отключении питания данные исчезают. Кэш используется для хранения часто используемых программных инструкций или данных, которые, скорее всего, потребуются ЦП в следующий раз, в то время как ОЗУ представляет собой кратковременную цифровую память компьютера, в которой хранятся данные и программы, активно используемые ЦП. Кэш — это оперативная память, которая работает между ОЗУ и ЦП как очень быстрый буфер для хранения инструкций и данных, которые могут быть запрошены ЦП для следующей операции.

Сагар Хиллар — плодовитый автор контента, статей и блогов, работающий старшим разработчиком контента и писателем в известной фирме по обслуживанию клиентов, расположенной в Индии. У него есть стремление исследовать разносторонние темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы сделать его лучше всего читаемым. Благодаря своей страсти к писательству он имеет более 7 лет профессионального опыта написания и редактирования текстов на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной деятельности Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый — это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать идти.Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабит вас и вам будет легче начинать разговор с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал».

Кэш-память — это небольшой тип энергозависимой компьютерной памяти, которая обеспечивает высокоскоростной доступ к данным процессора и хранит часто используемые компьютерные программы, приложения и данные.

Временное хранилище памяти, кэш делает извлечение данных проще и эффективнее. Это самая быстрая память в компьютере. Обычно она встроена в материнскую плату и встроена непосредственно в процессор или основную оперативную память (ОЗУ).

Techopedia рассказывает о кэш-памяти

Кэш-память обеспечивает более быстрое хранение данных и доступ к ним за счет хранения экземпляров программ и данных, к которым обычно обращается процессор. Таким образом, когда процессор запрашивает данные, экземпляр которых уже находится в кэш-памяти, ему не нужно обращаться к основной памяти или жесткому диску для получения данных.

Кэш-память — это самая быстрая доступная память, которая действует как буфер между ОЗУ и ЦП. Процессор проверяет, доступна ли соответствующая запись в кэше каждый раз, когда ему нужно прочитать или записать местоположение, тем самым сокращая время, необходимое для доступа к информации из основной памяти.

Аппаратный кеш, также называемый кешем процессора, представляет собой физический компонент процессора. В зависимости от того, насколько близко она расположена к ядру процессора, это может быть первичная или вторичная кэш-память, при этом первичная кэш-память непосредственно интегрирована в процессор (или расположена ближе всего к нему).

Скорость зависит от расстояния, а также от размера самого кеша. Чем больше данных может храниться в кеше, тем быстрее он работает, поэтому чипы с меньшей емкостью памяти, как правило, работают медленнее, даже если они расположены ближе к процессору.

Помимо аппаратного кеша, кэш-память также может быть дисковым кешем, где зарезервированная часть на диске хранит и обеспечивает доступ к часто используемым данным/приложениям с диска. Всякий раз, когда процессор обращается к данным в первый раз, копия создается в кэше.

При повторном доступе к этим данным, если копия доступна в кэше, доступ к этой копии осуществляется в первую очередь, что повышает скорость и эффективность. Если он недоступен, то осуществляется доступ к более крупным, удаленным и медленным памяти (например, к ОЗУ или жесткому диску).

Современные видеокарты также хранят собственную кэшированную память внутри своих графических процессоров. Таким образом, их графический процессор может быстрее выполнять сложные операции рендеринга, не полагаясь на оперативную память системы.

Помимо аппаратного кэша, для хранения временных файлов на жестком диске также доступен программный кэш. Этот кеш (также известный как кеш браузера или приложения) используется для быстрого доступа к ранее сохраненным файлам по той же причине: увеличение скорости. Например, онлайн-браузер может сохранять некоторые изображения с веб-страницы, кэшируя их, чтобы избежать их повторной загрузки каждый раз, когда эта страница снова открывается.

Кэш — это очень быстрая и небольшая память, которая обычно находится на ЦП.

  1. Кэш-память доступна или работает быстрее, чем ОЗУ;
  2. Он используется для хранения общих/ожидаемых/часто используемых данных/операций;
  3. Он ближе к ЦП, чем ОЗУ/расположен между ОЗУ и ЦП/на той же плате, что и ЦП/с более высокой скоростью чтения/записи;
  • ЦП делает запрос
  • Кэш проверяется на наличие данных
  • Если данные найдены в кеше, они возвращаются в ЦП (это называется попаданием в кеш)
  • Если данные не будут найдены в кеше, данные будут возвращены из основной памяти.

Здесь я нашел замечательную аналогию. Если вы не уверены в кэш-памяти, я предлагаю вам прочитать верхнюю часть этой статьи.

Кэш-память работает быстро, потому что:

  • Кэш ЦП работает быстрее, поскольку находится на том же кристалле, что и процессор. Другими словами, запрошенные данные не нужно передавать по шине процессору; он уже есть.
  • Кэш на жестком диске быстрее, потому что он находится в твердотельной памяти, а не на вращающихся дисках.
  • В случае кэша на веб-сайте это происходит быстрее, поскольку данные уже извлечены из базы данных (которая в некоторых случаях может находиться в любой точке мира).

В основном это касается местности. Кэш устраняет этап передачи данных.

Локальность – это причудливый способ обозначения данных, которые находятся "близко друг к другу" либо во времени, либо в пространстве. Кэширование с меньшей, более быстрой (но, как правило, более дорогой) памятью работает, потому что, как правило, относительно небольшой объем общих данных — это данные, к которым обращаются чаще всего. [1]

В настоящее время время цикла DRAM составляет около 70 нс. Кэш представляет собой статическое ОЗУ на кристалле и имеет время доступа около 6 нс. [2]


Читайте также: