Bộ nhớ cache là gì

Không phải tất cả các chủ sở hữu máy tính biết rằng đó là một bộ nhớ cache, mặc dù nó đang tích cực được sử dụng bởi hoàn toàn tất cả các nhà sản xuất, cả hai bộ vi xử lý và chương trình. Một số người dùng chỉ thời gian gần đây đã bắt đầu phát triển một máy tính cá nhân, đôi khi trên các diễn đàn thảo luận trong Mạng Toàn Cầu phàn nàn về hiệu suất chậm chạp của trợ lý điện tử của họ. Ví dụ, nếu 5 giây trôi qua giữa sự bắt đầu của chương trình văn phòng thẻ và sự nổi lên của các cửa sổ của nó, sau đó nó được coi là một thời gian rất lớn. Hoặc trạng thái mà là 10-15 giây là cần thiết để khởi động hệ điều hành từ đĩa cứng vào đĩa từ tính - một sự lãng phí thời gian. Đáng ngạc nhiên: chỉ có vài chục năm trước đây, sự ra mắt của chương trình có thể mất gần nửa phút, và nó được coi là nhanh. Một điều rõ ràng - tăng hiệu suất máy tính đáng kể và đây không phải là vai trò cuối cùng được chơi bởi bộ vi xử lý bộ nhớ cache.

Như được sử dụng trong module bộ nhớ phần cứng máy tính dựa trên công nghệ DRAM (bộ nhớ động truy cập ngẫu nhiên). Đặc điểm của công nghệ này trong một chi phí thấp, độ tin cậy cao và ... một tốc độ tương đối thấp. DRAM sử dụng mười năm trước, mặc dù vẫn còn chậm thay đổi của nó. Nếu tại thời điểm truy cập vào các tế bào bộ nhớ bị trì hoãn khoảng 200 nano giây, sau đó bây giờ giá trị này đã vượt qua rào cản của 20 ns. Nó sẽ có vẻ - tốc độ nên chỉ tuyệt vời! Tuy nhiên, song song với việc nâng cao DRAM cũng tăng công suất của xe buýt xử lý, vì vậy tỷ lệ tổng thể đã thay đổi không như vậy vì nó có thể. Ở đây chúng ta đến với những câu hỏi về những gì bộ nhớ cache. Làm thế nào tôi có thể tăng hiệu suất của hệ thống con bộ nhớ máy tính? Câu trả lời là rõ ràng - nó có thể thay thế một cái gì đó trở nên lỗi thời DRAM tiến bộ hơn. Nhưng kinh nghiệm của Intel khét tiếng với những thanh đắt Rambus cho rằng việc thay thế không nên làm tăng đáng kể tổng chi phí.

Không hạn chế này, không ai sẽ không bao giờ có thể nghĩ rằng một bộ nhớ cache như vậy, bởi vì trong một cơ chế như vậy sẽ không được nhiều điểm. Đủ để thay thế SRAM DRAM tiên tiến hơn (tĩnh Random Access Memory) và vấn đề sẽ được giải quyết. Nhưng điều này sẽ đòi hỏi một sự gia tăng đáng kể trong chi phí. Vì vậy, tôi đề xuất một phiên bản thỏa hiệp đã thành công đến nỗi được áp dụng từ thời điểm các khối bộ nhớ 80286 tốc độ đầu tiên được bố trí để tăng hiệu suất của hệ thống giữa các module bộ nhớ tương đối chậm và bộ xử lý tốc độ cao. So với số lượng tế bào DRAM là số tiền rất đáng kể, dao động từ 8 kbps (mức L1) lên đến hàng chục megabyte (mức L3). điều khiển đặc biệt đi qua một dòng dữ liệu hai chiều và các bản sao của chúng trong một bộ nhớ nhanh. Theo yêu cầu tiếp theo CPU để kiểm tra điều khiển DRAM cho dù không có "left" DỮ LIỆU đúng, và nếu chúng được tìm thấy, bộ xử lý truyền chỉ là một bộ nhớ cache. Như có thể thấy, nguyên tắc hoạt động khá đơn giản. Những khó khăn phát sinh trong phương pháp thực hiện: các nhà phát triển phải quyết định những loại dữ liệu là bản sao, làm thế nào để cập nhật chúng, làm thế nào để nâng cao hiệu quả làm việc, vv Tuy nhiên, đây là một chủ đề rất lớn, vì vậy nhiều của nó có thể được tìm thấy trong các nguồn chuyên ngành ..

Như vậy, câu trả lời cho câu hỏi về những gì một bộ nhớ cache, có thể được xây dựng như sau: bộ nhớ cache là một bộ đệm vào đó bộ điều khiển ghi / đọc dữ liệu, tăng hiệu suất của hệ thống bộ nhớ.

Và đối với các ứng dụng mạng với đó là bộ nhớ cache? Trình duyệt của người dùng khi xem các trang trên Internet bằng cách sử dụng giải pháp tương tự. Khi mở cửa đầu tiên của bất kỳ phần tử của nó, nhiều trang (dữ liệu hình ảnh) được lưu trữ trong một thư mục trên đĩa, và cho tiếp theo truy cập dữ liệu này không được tải từ web chậm, và được chèn vào trong thư mục, tăng tốc độ lướt web. Acceleration là đặc biệt đáng chú ý ở tốc độ thấp của Internet.