Ce este datele cache și cache-ul?

Computerul, din păcate, nu execută imediat comenzile primite de la oameni. Pentru a accelera acest proces, sunt folosite câteva trucuri, iar un loc onorabil printre ele aparține caching-ului. Ce este? Care sunt datele stocate în memoria cache? Cum se întâmplă acest proces? Care sunt, de exemplu, datele cache din smartphone-ul Samsung și diferă de ceva din computer? Hai să răspundem la aceste întrebări.

Ce este o memorie cache?

Acesta este numele tamponului intermediar, care oferă acces rapid la informații, probabilitatea care este cea mai mare. Toate datele sunt conținute în el. Un avantaj important este că puteți extrage toate informațiile necesare din memoria cache mult mai repede decât din spațiul de stocare original. Dar există un dezavantaj semnificativ - dimensiunea. Datele cache sunt utilizate în browsere, hard discuri, procesoare, servere Web, servicii WINS și DNS. Bazele structurii sunt seturi de înregistrări. Fiecare dintre ele este asociată cu un anumit element sau bloc de date, care este o copie a ceea ce este în memoria principală. Înregistrările au un identificator (etichetă), cu ajutorul căruia se stabilește corespondența. Să ne uităm la un punct de vedere puțin diferit: care sunt datele din memoria cache din telefonul Samsung sau din alt producător? Sunt diferite de cele create în calculator? Din punct de vedere al principiului - nu, diferența este doar în valoare.

Procesul de utilizare

Atunci când clientul (acestea au fost enumerate mai sus) solicită date, primul lucru pe care îl face computerul este examinarea memoriei cache. Dacă există o înregistrare necesară, atunci este utilizată. În aceste cazuri, apare o lovitură. Periodic, datele din cache se copiază în memoria principală. Dar dacă înregistrarea dorită nu a fost găsită, atunci este căutat conținutul din repozitoriul de bază. Toate informațiile sunt transferate în memoria cache, astfel încât să poată fi accesate mai repede. Procentul în care cererile sunt încorporate cu succes se numește nivelul sau rata de succes.

Actualizarea datelor

Când utilizați, să zicem, un browser web, este verificat un cache local pentru a găsi o copie a paginii. Având în vedere limitările acestei situații tip de memorie, La o lipsă, se ia decizia de a renunța la unele informații pentru a elibera spațiu. Pentru a rezolva exact ceea ce va fi înlocuit, se folosesc diferite algoritmi de ștergere. Apropo, dacă vorbim despre ce date stocate în memoria cache sunt pe Android, atunci în masă sunt folosite pentru a lucra cu imagini și aplicații.

Scrieți politica

În timpul modificării conținutului cache-ului, datele sunt de asemenea actualizate în memoria principală. Întârzierea care intervine între introducerea informațiilor depinde de politica de înregistrare. Există două tipuri principale:

1. Înregistrarea imediată. Fiecare schimbare este stocată sincron în memoria principală.
2. Înregistrarea amânată sau inversă. Actualizarea datelor este efectuată periodic sau la cererea clientului. Pentru a urmări dacă sa efectuat o modificare, utilizați un simptom cu două stări: "murdar" sau modificat. În cazul unei pierderi, se pot face două apeluri direcționate către memoria principală: prima este folosită pentru a scrie date care au fost schimbate din memoria cache, iar a doua este de a citi elementul necesar.

De asemenea, este posibil ca informațiile din buffer-ul intermediar să devină irelevante. Acest lucru se întâmplă atunci când schimbați datele din memoria principală fără a efectua nicio ajustare a memoriei cache. Pentru consecvența tuturor proceselor de editare, se utilizează protocoalele de coerență.

Provocări moderne

Odată cu creșterea frecvenței procesoarelor și creșterea performanțelor RAM, a apărut un nou loc problematic: interfața transmisie de date. Ce poate observa o persoană cunoștință? Memoria cache este foarte utilă dacă frecvența din RAM este mai mică decât în ​​procesor. Mulți dintre ei au propriul tampon intermediar pentru a reduce timpul de acces la RAM, care este mai lent decât înregistrările. În procesoarele care suportă adresarea virtuală, adesea plasează un tampon de translatare a adreselor mic, dar foarte rapid. Dar, în alte cazuri, memoria cache nu este foarte utilă și, uneori, creează numai probleme (dar aceasta este de obicei în computerele modificate de un laic). Apropo, atunci când vorbim despre datele cache în memoria unui smartphone, trebuie remarcat faptul că, din cauza dimensiunii mici a dispozitivului, este necesar să se creeze noi implementări miniatură ale cache-ului. Acum, unele telefoane au parametri de genul celor de la calculatoare avansate acum zece ani - și ce diferență de dimensiuni!

Sincronizarea datelor între diferite tampoane

Cache-ul este util atunci când există unul, dar cum să menținem eficacitatea acestei tehnologii, dacă există multe? Această problemă este rezolvată de coerența tamponului. Există trei opțiuni pentru schimbul de date:

1. Inclusive. Cache-ul se poate comporta așa cum doriți.
2. Exclusiv. Dezvoltat pentru fiecare caz specific.
3. Neexclusivă. Standardul de distribuție largă.

Nivelurile cache-ului

Numărul lor este de obicei egal cu trei sau patru. Cu cât este mai mare nivelul memoriei, cu atât este mai mare și mai lent:

1. L1 cache. Cel mai rapid nivel al cache-ului este primul. De fapt, face parte din procesor, deoarece este localizat pe același cip și aparține blocurilor funcționale. Acesta este de obicei împărțit în două tipuri: un cache de instrucțiuni și date. Majoritatea procesoarelor moderne fără acest nivel nu funcționează. Acest cache funcționează pe frecvența procesorului, astfel încât fiecare ciclu să poată avea acces la acesta.
2. L2 cache. De obicei este localizat împreună cu cel precedent. Este o amintire a utilizării separate. Pentru a afla valoarea sa, este necesar să împărțiți tot volumul alocat pentru cache-ul de date cu numărul de nuclee care se află în procesor.
3. L3 cache. Încet, dar cea mai mare cache dependentă. De obicei, mai mult de 24 MB. Folosit pentru a sincroniza datele care provin din cache-uri L2 diferite.
4. L4 cache. Utilizarea este justificată numai pentru mainframele și serverele multiprocesoare de înaltă performanță. Este implementat ca un microcircuit separat. Dacă vă puneți o întrebare despre ce stocare de date este într-un smartphone Samsung și căutați acest nivel în ea, pot spune că timp de 5 ani tocmai ați grăbit.

Asociativitatea cache

Aceasta este o caracteristică fundamentală. Asociativitatea datelor cache este necesară pentru maparea segmentării logice. Aceasta, la rândul său, este necesară deoarece căutarea secvențială a tuturor liniilor disponibile necesită zeci de cicluri și le reduce toate avantajele. Prin urmare, se utilizează o legare rigidă a celulelor RAM la datele cache-ului, pentru a scurta timpul de căutare. Dacă vom compara tampoanele intermediare, care au același volum, dar asociativitate diferită, atunci cea cu cea mai mare va funcționa mai puțin rapid, dar cu o eficiență specifică semnificativă.

concluzie

După cum puteți vedea, datele memorate în cache în anumite condiții permit computerului să acționeze mai repede. Dar, din păcate, există încă câteva aspecte asupra cărora puteți lucra mult timp.