Кэш память и оперативная память отличие: Разница между кэш-памятью и основной памятью

Содержание

Разница между кэш-памятью и основной памятью

Основное отличие: кэш-память — это высокоскоростная память, которая используется для хранения часто используемых данных. Всякий раз, когда это требуется, эти данные предоставляются центральному процессору с высокой скоростью. Основная память также называется оперативной памятью. Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП).

Кэш-память — это небольшая и высокоскоростная область доступа. Он используется для хранения часто используемых данных. Всякий раз, когда это требуется, эти данные быстро предоставляются центральному процессору. Доступ к кэш-памяти возможен с очень высокой скоростью, по сравнению с обычной основной памятью. Эта память часто находится в процессоре. Это было разработано, чтобы соответствовать скорости процессора; это Static-RAM, SRAM. Эти SRAM быстрее и дороже, чем DRAM.

Кэш-память расположена между основной памятью и процессором. Если процессору необходимо записать или прочитать местоположение в основной памяти, он проверяет наличие места в памяти в кэше.

Это делается путем сравнения адреса ячейки памяти со всеми тегами в кеше, которые могут содержать этот конкретный адрес. Если ячейка памяти находится в кеше, она считается попаданием в кэш, а если нет, то в этом случае она считается пропуском кеша. Первичный кеш находится ближе всего к процессору. Вторичный кеш находится на втором ближайшем месте процессора.

Основная память также называется оперативной памятью (RAM). Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП). Это изменчивый источник данных. Его можно описать как большой массив, состоящий из слов или байтов. ОЗУ связано с процессором его адресом и шинами данных. Эти шины состоят из электрических цепей или битов. Основная память фактически построена из микросхем DRAM или динамической памяти. Они известны своим компактным размером и возможностью более быстрого доступа. Важно отметить, что компьютер может манипулировать только данными, которые присутствуют в основной памяти. Типичный «модуль» памяти рабочего стола имеет длинный и тонкий внешний вид.
Он устанавливается в слоты модуля памяти, присутствующие на материнской плате. Современные модули памяти имеют различную емкость, такую ​​как: 256 МБ, 512 МБ, 1 ГБ, 2 ГБ, 4 ГБ и 8 ГБ; Основная память имеет ограниченную емкость.

Сравнение между кэш-памятью и основной памятью:

Основная память (RAM)

Кэш-память

Определение

Основная память также называется оперативной памятью. Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП)

Кэш-память используется для хранения часто используемых данных для быстрого доступа к данным, когда это необходимо.

Близость с процессором

Сравнительно далеко

Сравнительно ближе

скорость

Сравнительно медленно

Сравнительно быстро

Вместимость

больше

Сравнительно меньше

Составная часть

Это часть жесткого диска (вторичное хранилище)

Расположен на самом процессоре

Что такое кэш-память – как её используете система Windows

Кэш-память или просто кэш, это тип памяти, используемый для ускорения выполнения программ. Её можно рассматривать как расширение основной памяти компьютера RAM (Random Access Memory).

Кэш-память используется аппаратным обеспечением для хранения наиболее часто используемых данных, для увеличения скорости отклика компьютера и, следовательно, его производительности.

Чтобы понять, что такое кэш, мы должны объяснить, в чем разница между оперативной памятью и кэшем.

В чем разница между оперативкой и кэшем

Оперативная память (RAM) организована как последовательность ячеек памяти. Всякий раз, когда центральный процессор компьютера должен считать или записать информацию в оперативную память, он должен идентифицировать ячейку, в которой хранится информация. После получения запроса от процессора ячейка памяти отвечает, предоставляя свои данные. Это время отклика называется временем доступа (чтение или записи).

Даже если это очень короткое время, оно слишком большое для процессора, которые выполняет операции гораздо, чем оперативная память.

Чтобы сократить время ожидания процессора, компьютер использует кэш, – гораздо более быстрый тип памяти по сравнению с основной памятью

.

Поэтому для оптимизации производительности объединены два типа памяти. Большой объем памяти с медленным временем доступа в ОЗУ и небольшой объём памяти с очень быстрым временем доступа в кэше.

Почему бы просто не использовать кэш-память, если она быстрее? Потому что кэш намного дороже оперативной памяти и по этой причине его используют только в небольших количествах.

Как работает кэш-память

Чтобы понять, что такое кэширование и как оно работает, нам нужно объяснить, что такое принцип локальности.

Принцип локальности гласит, что когда центральный процессор считывает данные из ячеек основной памяти компьютера, весьма вероятно, что другие данные, которые он будет использовать, также будут расположены рядом с рассматриваемой ячейкой. По этой причине вся информация, смежная с запрашиваемой центральным процессором, передаётся в кэш.

Когда процессор компьютера запрашивает новую информацию, она, скорее всего, уже будет в кэше.

В случае, если запрошенные данные не кэшируются, центральный процессор сделает запрос в основную память, чтобы найти ячейку, содержащую информацию. Также в этом случае центральный процессор будет передавать информацию, смежную с информацией о ячейке, используемой в кеше. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока кэш полностью не заполнится.

Уровни кэш-память

После понимания, что такое кэш-память, давайте посмотрим, сколько существует типов или уровней кеш-памяти.

Есть 4 возможных уровня (L), и они организованы иерархически:

  • L1 или кэш первого уровня. Он является внутренним по отношению к процессору и часто разделяется на кэш данных и кэш инструкций.
  • L2 или кэш второго уровня. Он может быть как внутренним, так и внешним, и не различает данные и инструкции.
  • L3 или кэш третьего уровня. Он может быть как внутренним, так и внешним, но может вовсе отсутствовать.
    Он не различает данных и инструкций.

Типы кэш-памяти

Мы завершаем руководство о том, что такое кэш-память, объясняя, каковы основные типы этого типа памяти.

Кэш процессора

Кэш процессора является кэшем, используемым процессором компьютера для ускорения операций доступа к основной памяти.

Кэш страницы

Кэш страниц является частью памяти, используемой операционной системой, чтобы скопировать данные использования на жестком диске. Операционная система использует всю оперативную память, которая не выделяется непосредственно другим приложениям, поскольку доступ к этой основной памяти происходит быстрее, чем к жесткому диску.

Дисковый кеш

Дисковый кэш тип похож на оперативную память, которая интегрирована в жесткий диск. Когда он присутствует, он используется для загрузки секторов жесткого диска, смежных с требуемыми, избегая перемещения читающей головки и ускоряя операцию чтения.

Веб-кэш

Веб-кэш является частью жесткого диска, который используют веб-браузеры (Chrome, Edge, Firefox) или прокси-серверs, чтобы сохранить просмотренные интернет-страницы.

Веб-кэш используется для сохранения HTML-кода, изображений и всей информации, необходимой для просмотра интернет-страницы, чтобы сократить время доступа к странице в случае, если пользователь захочет просмотреть её снова. Когда пользователь повторно заходит на такую страницу, нет необходимости запрашивать весь код с веб-сервера, на котором размещена страница, поскольку большая часть информация уже будет храниться в веб-кэше.

Разница между оперативной и кэш-памятью (Технологии)

RAM против кэш-памяти

Память компьютера организована в иерархию, и они организованы с учетом времени, необходимого для доступа к ним, стоимости и емкости. ОЗУ и кэш-память являются двумя членами в этой иерархии памяти. RAM (Random Access Memory) — это основная память, используемая в компьютере.

Доступ к его отдельным ячейкам памяти возможен в любой последовательности, и поэтому он называется оперативной памятью. ОЗУ делятся на две категории: статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Кэш-память — это специальная память, используемая ЦП (центральным процессором) компьютера с целью уменьшения среднего времени, необходимого для доступа к памяти..

Что такое оперативная память?

Оперативная память также известна как основная память компьютера. Это энергозависимая память, в которой данные, которые хранятся в памяти, теряются при выключении питания. ОЗУ делятся на две категории: статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). SRAM использует транзисторы для хранения одного бита данных, и его не нужно периодически обновлять. DRAM использует отдельный конденсатор для хранения каждого бита данных, и его необходимо периодически обновлять для поддержания заряда в конденсаторах. В современных компьютерах оперативная память организована в модули, которые можно обновить.

Это позволило бы увеличить объем оперативной памяти или исправить повреждения очень легко.

Что такое кэш-память?

Кэш-память — это специальная память, используемая ЦП с целью уменьшения среднего времени, необходимого для доступа к памяти. Кэш-память относительно меньше, а также более быстрая память, в которой хранятся наиболее часто используемые данные основной памяти. Когда есть запрос на чтение памяти, проверяется кэш-память, чтобы увидеть, существуют ли эти данные в кэш-памяти. Если эти данные находятся в кэш-памяти, то нет необходимости обращаться к основной памяти (для этого требуется больше времени), поэтому среднее время доступа к памяти уменьшается. Как правило, существуют отдельные кэши для данных и инструкций. Кеш данных обычно устанавливается в иерархии уровней кеша (иногда называемых многоуровневыми кешами). L1 (уровень 1) и L2 (уровень 2) — самые верхние кэши в этой иерархии кэшей. L1 — это ближайший к основной памяти кеш, и это кеш, который проверяется первым.

Кэш второго уровня является следующим в очереди и вторым, ближайшим к основной памяти. L1 и L2 различаются по скорости доступа, местоположению, размеру и стоимости.

В чем разница между оперативной и кэш-памятью?

В иерархии памяти кеш-память ближе к процессору по сравнению с оперативной памятью. Кеш-память намного быстрее и дороже по сравнению с оперативной памятью. Но объем оперативной памяти больше, чем объем кэш-памяти. Кроме того, кэш-память также организована в виде иерархии в виде кэшей L1, L2 и L3, которые отличаются по скорости, стоимости и емкости..

Разница между кешем и оперативной памятью — Разница Между

Разница между кешем и оперативной памятью — Разница Между

главное отличие между кешем и оперативной памятью в том, что кеш — это быстрый компонент памяти, который хранит часто используемые данные ЦП, в то время как ОЗУ является вычислительным устройством, которое хранит данные и программы, используемые в настоящее время ЦП.

Кэш-память — это меньший и быстрый компонент памяти в компьютере. Он содержит копии данных, которые обычно используются процессором. С другой стороны, ОЗУ является основной памятью, в которой хранятся программы и данные, используемые в текущий момент. Это помогает процессору получить доступ к данным за минимальное время. Кеш быстрее, чем ОЗУ. Если данные недоступны в кеше, ЦП получит доступ к ОЗУ.

Ключевые области покрыты

1. Что такое кеш
— определение, функциональность
2. Что такое оперативная память
— определение, функциональность
3. Разница между кешем и оперативной памятью
— Сравнение основных различий

Основные условия

Кэш, основная память, первичная память, оперативная память


Что такое кеш

Кэш хранит часто используемые данные ЦП. Процессор сначала проверяет кеш на наличие необходимых данных. Хотя оперативная память быстрая, она не такая быстрая, как кеш. Следовательно, хранение обычно требуемых данных в кеше выгодно для увеличения скорости вычислений.

Рисунок 1: Кэш и ОЗУ

Есть три типа кеша. Кэш 1 уровня самый маленький. Он расположен внутри процессора или процессора. Таким образом, он работает с той же скоростью, что и процессор. Кэши уровня 2 и уровня 3 являются внешними. Уровень 2 кеша больше, чем уровень 1 кеша. Если требуемые данные недоступны в кэше уровня 1, ЦП проверяет кэш уровня 2. Если требуемые данные недоступны как в кэшах уровня 1, так и уровня 2, ЦП проверяет кэш уровня 3. Если требуемые данные недоступны ни в одном из этих кэшей, ЦП получит доступ к ОЗУ. Кэш 1-го уровня — самый быстрый кеш из всех. Процессор может иметь несколько ядер. Ядро — это исполнительная единица ЦП. Каждое ядро ​​может иметь отдельные кэши уровня 1 и уровня 2. Кеш уровня 3 распределяется между всеми ядрами.

Что такое оперативная память

RAM также известен как основная память или первичная память, Обычно программы хранятся на жестком диске. Процессору требуется больше времени для доступа к жесткому диску. Поэтому программы, которые должны выполняться, заносятся в оперативную память, чтобы они могли выполняться быстрее. Для доступа к данным из ОЗУ требуется всего короткое время по сравнению с доступом к данным со вторичного носителя данных, такого как жесткий диск и твердотельный накопитель.

Рисунок 1: RAM

RAM означает Оперативная память, Это энергозависимая память, которая требует постоянного потока энергии для поддержания данных. Прерывания или сбои питания могут удалить данные, хранящиеся в оперативной памяти. Он может иметь 32-битные или 64-битные пути данных. Это относится к числу битов, которые передаются за 1 тактовый цикл. Компьютер с большим объемом оперативной памяти будет иметь более высокую производительность.

Существует в основном два типа оперативной памяти: SRAM (статическая RAM) и DRAM (динамическая RAM). DRAM состоит из конденсатора и транзистора. Конденсатор может меняться, разряжаться и представлять логический и логический ноль. Из-за конденсатора возникает ток утечки, который приводит к потере заряда конденсатора. Это может удалить контент в DRAM. Следовательно, DRAM требует постоянных циклов обновления для сохранения данных. Кроме того, SRAM содержит триггеры для хранения данных. Для сохранения данных не требуется циклов обновления, как в DRAM. SRAM быстрее и дороже, чем DRAM.

Отношения между кешем и оперативной памятью

  • Тип оперативной памяти, называемый SRAM, используется для кэширования.

Разница между кешем и оперативной памятью

Определение

Кэш-память — это компонент компьютера, который хранит данные, чтобы в будущем запросы на эти данные могли обслуживаться быстрее. ОЗУ — это форма хранения компьютерных данных, в которой хранятся данные и машинный код, используемые в данный момент.

скорость

ОЗУ быстрее, чем вторичные носители, но не так быстро, как кеш.

Стоимость

Хотя ОЗУ стоит дорого, оно не дорого в качестве кеша.

Вместимость

Емкость кеша меньше, чем у ОЗУ, которое имеет большую емкость.

использование

Кэш содержит часто используемые данные ЦП. ОЗУ содержит программы и данные, которые в данный момент выполняются ЦП.

Заключение

И кеш, и оперативная память являются энергозависимой памятью. Разница между кешем и оперативной памятью заключается в том, что кеш — это быстрый компонент памяти, который хранит часто используемые данные ЦПУ, а оперативная память — это вычислительное устройство, которое хранит данные и программы, используемые в настоящее время ЦПУ. Вкратце, кеш быстрее и дороже оперативной памяти.

Ссылка:

1. Объяснение кэш-памяти процессора — что такое кэш-память ?, анимированные видеоролики PowerCert, 27 ноября 2016 г.

Различия и связи между памятью, регистрами и кешем

1. РегистрацияЭто неотъемлемая часть центрального процессора. Регистры — это высокоскоростные компоненты хранения с ограниченной емкостью хранения, которые можно использовать для временного хранения инструкций, данных и адресов. В центральном процессореКомпоненты управленияВ, включенные регистрыРегистр инструкций (IR)иПрограммный счетчик (ПК).В центральном процессореАрифметические и логические компонентыВ, включенные регистрыАккумулятор (АКК).
2. Память содержит очень широкий диапазон, обычно разделенный на постоянную память (ПЗУ), оперативную память (ОЗУ) и кэш-память (кэш).

3. Регистр является компонентом внутри ЦПУ, он имеет очень высокую скорость чтения и записи, поэтому передача данных между регистрами очень быстрая.
4. Cache :Кеш-памятьЭто небольшая, но высокоскоростная память, расположенная между процессором и основной памятью, Поскольку скорость ЦП намного выше, чем у основной памяти, ЦП в течение определенного периода времени ожидает прямого доступа к данным из памяти.Кэш содержит часть данных, которые процессор только что использовал или переработалКогда ЦП снова использует часть данных, их можно напрямую вызывать из кэша, что сокращает время ожидания ЦП и повышает эффективность системы. Кэш-память делится на кэш первого уровня (кэш-память первого уровня) и кэш-память второго уровня (кэш-память второго уровня), кэш-память первого уровня встроена в центральный процессор., L2 Cache обычно паялся на материнской плате в первые дни,Теперь также все встроено в процессорОбщая емкость кэш-памяти L2 составляет 256 КБ или 512 КБ.

Краткое описание:Вообще говоря, данные проходят через кэш-регистр памяти, а кеш — это компонент, который настроен для компенсации разницы в скорости вычислений между процессором и памятью.

http://blog.csdn.net/csuyishuan/article/details/52073421

 

 

Сначала посмотрите на пирамиду иерархии памяти компьютера

Далее мы рассмотрим систему хранения компьютера

 

Register

 

Регистр является внутренним компонентным блоком ЦПУ, и это место, где ЦП извлекает инструкции и данные во время работы. Скорость очень высокая. Регистр может использоваться для временного хранения инструкций, данных и адресов. В CPU обычно имеются общие регистры, такие как регистр команд IR, регистры специальных функций, такие как счетчик программ PC, sp и т. Д.

Cache

Кэш-память используется для временного хранения данных в памяти.Если регистр хочет взять часть данных в памяти, он может быть непосредственно получен из кеша, так что скорость может быть увеличена. Кеш является частичной копией памяти.

ЦП <—> регистр <—> кэш <—> память

Рабочий метод регистра очень прост, есть только два шага: (1) найти соответствующие биты, (2) прочитать эти биты.

Работа памяти намного сложнее:

(1) Найдите указатель данных. (Указатель может храниться в регистре, поэтому этот шаг уже включает всю работу регистра.)

(2) Отправить указатель наБлок управления памятью(MMU), адрес виртуальной памяти преобразуется MMU в фактический физический адрес.

(3) Отправить физический адрес контроллеру памяти (memory controller), Контроллер памяти выясняет, в каком слоте памяти (банке) находится адрес.

(4) Определите, в каком блоке памяти находятся данные, и прочитайте данные из блока.

(5) Данные сначала отправляются обратно в контроллер памяти, затем обратно в ЦП, а затем начинают использоваться.

Рабочий процесс памяти на много шагов больше, чем регистров. Каждый шаг создает задержку, которая накапливает, делает память намного медленнее, чем регистры.

Чтобы облегчить огромную разницу в скорости между регистрами и памятью, разработчики аппаратного обеспечения предприняли много усилий, включая настройку в ЦП.кэшОптимизируйте режим работы процессора, попробуйте прочитать все данные, необходимые для инструкции, из памяти за один раз и т. Д.

RAM-memory

То есть память — это блок для хранения данных. Его роль заключается во временном хранении данных вычислений в ЦП и данных, которыми обмениваются внешние хранилища, такие как жесткие диски.

HardDisk

Жесткий диск

Автор: Страна беременна
Ссылка: http://www.zhihu.com/question/20075426/answer/16354329
Источник: Жиху
Авторские права принадлежат автору, пожалуйста, свяжитесь с автором для авторизации.

Процесс выполнения инструкции по сборкеНе абсолютно, разные платформы имеют различия):

Инструкция выборки (инструкция выборки), декодирование (преобразование инструкции в микроинструкцию), выборка номера (чтение операнда в памяти), вычисление (различный процесс вычисления, отвечает АЛУ), обратная запись (запись результата вычисления обратно в память ), На некоторых платформах первые два шага будут объединены в один шаг, а в некоторых инструкциях не будет процесса извлечения или обратной записи.

Давайте упомянем концепцию частоты процессора: во-первых, частота определенно не равна количеству команд, которые могут быть выполнены за одну секунду. Стоимость выполнения каждой инструкции различна. Например, инструкция по сборке INC на платформе x86 быстрее, чем ADD. Цикл каждой инструкции может ссылаться на руководство Intel.

Зачем упоминать основную частоту? Поскольку в описанном выше процессе выполнения каждая операция должна занимать один тактовый цикл, для добавления оперативной памяти требуется 5 тактовых циклов, другими словами, частота процессора 500 МГц, не более 100 МГц инструкций.

Внимательно следите за тем, чтобы вышеуказанные шаги не включали операции с регистрами. Процессору не требуется время для чтения / записи регистров или если он предназначен только для работы с регистрами (такими как операции типа mov BX, AX), а затем выполняется за одну секунду Количество инструкций в теории равно основной частоте, потому что регистр является частью процессора.

Затем регистр является кешем на всех уровнях, есть кэш L1, L2, даже L3 и TLB (TLB также можно рассматривать как кэш), а затем это память. Ранее регистр говорил, что регистр быстрый, а теперь почему он медленный:

Для всех уровней кэша скорость доступа различна. Теоретически L1cache (кэш первого уровня) имеет ту же скорость, что и регистр ЦП, но у L1cache есть проблема. Когда содержимое между кэшем и памятью необходимо синхронизировать, его необходимо заблокировать. Блок кеша (термин — строка кеша), а затем обновление кеша или содержимого памяти, к этому кеш-блоку нельзя получить доступ в течение этого периода, поэтому скорость L1cache не так высока, как у регистра, потому что она будет частой в течение определенного периода времени. Не доступно

Ниже кеша L1 находится кеш L2, даже кеш L3. Все они имеют те же проблемы, что и кеш L1. Его необходимо заблокировать и синхронизировать, и L2 медленнее, чем L1, а L3 медленнее, чем L2, поэтому скорость ниже.

Наконец, давайте поговорим о памяти. Основная частота памяти теперь составляет около 1333, верно? Или 1600, единица измерения — МГц, что намного ниже, чем скорость ЦП, поэтому начальная точка скорости памяти ниже, а затем связь между памятью и ЦП — не то, что вам нужно.

Память не только связывается с ЦП, но также обменивается данными с другим оборудованием через контроллер DMA. ЦП инициирует запрос памяти, сначала подав сигнал «Я хочу получить доступ к данным, вы заняты?» Если память в это время занята , Связь должна ждать, и связь может быть нормальной, когда она не занята. И временная стоимость этого сигнала запроса достаточна для выполнения нескольких инструкций по сборке, поэтому это является причиной медленной памяти.

Другая причина заключается в том, что канал связи между памятью и процессором также ограничен, так называемая «полоса пропускания шины», однако следует учитывать, что эта полоса пропускания не только зарезервирована для памяти, но также включает в себя все виды связи, такие как видеопамять. Чтобы воспользоваться этим маршрутом и поскольку маршрут является общим, необходимо выгрузить любой запрос, прежде чем он будет инициирован.

Комбинация вышеупомянутых двух заставляет ЦП обращаться к памяти медленнее, чем кэш.

Чтобы дать более понятный пример:

Процессору нужен только один шаг, чтобы получить значение регистра AX: принесите мне AX, и AX получит его.
Чтобы получить определенное значение кэша L1, ЦП требуется 1-3 шага (или больше): заблокировать строку кэша, взять определенные данные и разблокировать их. Если он не заблокирован, он будет работать медленно.
ЦП должен принять определенное значение кеша L2, он должен сначала перейти в кеш L1, сказал L1, нет, в L2 L2 начинает блокировку, после блокировки копирует данные из L2 в L1, а затем выполняет чтение L1 Процесс, описанный выше 3 шага, затем разблокировать.
То же самое относится и к процессору, который принимает кэш L3, за исключением того, что он копируется из L3 в L2, из L2 в L1 и из L1 в CPU.
Извлечение памяти из ЦП является наиболее сложным: уведомить контроллер памяти о том, что он занимает полосу пропускания шины, уведомить о блокировке памяти, инициировать запрос чтения из памяти, дождаться ответа, сохранить данные ответа в L3 (если нет, перейти в L2), а затем из L3 / 2 в L1, а затем От L1 до CPU, затем отпустите блокировку шины.

 

 

Разница между дисковым кешем и кешем памяти

Кеш памяти

 

Cache (английский: кеш, английское произношение: / kæʃ / kash [1] [2] [3], называемый кешем), его первоначальное значение относится к виду оперативной памяти с более высокой скоростью доступа, чем общая оперативная память (RAM), Обычно он не использует технологию DRAM, такую ​​как системная память, но использует дорогую, но более быструю технологию SRAM.

принцип
Термин Cache взят из статьи 1967 года в электронном инженерном журнале. Автор дал французскому слову «кеш» значение «безопасного хранения» и использовал его в области компьютерной техники.

Когда процессор обрабатывает данные, он сначала отправляется в кэш, чтобы найти его. Если данные временно сохраняются, поскольку они были прочитаны предыдущей операцией, нет необходимости считывать данные из оперативной памяти (основной памяти), поскольку Скорость работы ЦП обычно выше, чем скорость чтения основной памяти, а цикл основной памяти (время, необходимое для доступа к основной памяти) составляет несколько тактов. Поэтому, если вы хотите получить доступ к основной памяти, вы должны подождать несколько циклов ЦП и привести к растрате.

Целью предоставления «кэша» является адаптация скорости доступа к данным к скорости обработки ЦП, которая основана на принципе «локального выполнения выполнения программы и доступа к данным» в памяти, то есть в течение определенного времени и места выполнения программы к ней осуществляется доступ. Код ориентирован на часть. Чтобы в полной мере играть роль кеша, не только полагаться на «временное хранение данных, к которым только что обращались», но и использовать технологию прогнозирования команд и предварительной выборки данных, реализованную аппаратно — насколько это возможно, используемые данные будут забираться из памяти в кеш заранее.

Кэш-память ЦП раньше была продвинутой технологией, используемой в суперкомпьютерах, но микропроцессоры AMD или Intel, используемые в современных компьютерах, интегрируют кэш-память данных и кэш-память команд различных размеров внутри чипа, обычно называемого кешем L1 ( Кэш-память L1 — это встроенный кэш-память первого уровня (кэш-память первого уровня), тогда как кэш-память второго уровня с большей емкостью, чем L1, когда-то размещалась вне ЦП (основной платы или интерфейсной платы ЦП), но теперь она стала внутренней по отношению к ЦП. Стандартные компоненты: более дорогие процессоры будут оснащены кэш-памятью L3 (кэш-память 3-го уровня) больше, чем кэш-память L2.

Расширение концепции
Теперь концепция кеша была расширена, она не только имеет кеш между процессором и основной памятью, но также имеет кеш (дисковый кеш) между памятью и жестким диском, и даже имеет ощущение кеширования между жестким диском и сетью Кэш для временных интернет-папок или сетевого контента и т. Д. Любую структуру, которая расположена между двумя типами оборудования с большой разницей в скорости и используется для координации разницы в скорости передачи данных между ними, можно назвать кешем.

Зеркальное отображение и преобразование адресов
Основная статья: CPU cache # Group Ассоциации
Поскольку объем основной памяти намного больше, чем объем кэша ЦП, между ними должно быть соответствующее правило. Зеркальное отображение адресов относится к загрузке блока основной памяти в кеш согласно определенному правилу. Преобразование адреса относится к тому, как преобразовывать физический адрес (физический адрес) или виртуальный адрес (виртуальный адрес) основной памяти в адрес кэша ЦП каждый раз, когда блок основной памяти загружается в кэш согласно определенному способу зеркального отображения. Для доступа к данным.

Стратегия замены кэша
Основная статья: CPU cache # Стратегия замены, механизм подкачки и замены файлов кэша
Объем основной памяти намного больше, чем у кеша процессора, а объем диска намного больше, чем у основной памяти, поэтому независимо от того, какой уровень кэша сталкивается с одной и той же проблемой: когда используется свободное место в кэше ограниченной емкости, появляется новый контент, который необходимо добавить При входе в кеш, как выбрать и отбросить часть исходного контента, чтобы освободить место для этого нового контента. Существует несколько алгоритмов для решения этой проблемы, таких как самый длинный неиспользуемый алгоритм (LRU), алгоритм «первым пришел — первым обслужен» (FIFO), алгоритм с наименьшим количеством использованных в последнее время (LFU), алгоритм, который недавно не использовался (NMRU) и т. Д. Эти алгоритмы кэшируются на разных уровнях. Внедрение имеет различную эффективность и затраты, и наиболее подходящий из них должен быть выбран в зависимости от конкретного случая.

Дисковый кеш

Дисковый кеш

Жесткий диск с буфером 16 МБ
Дисковый кеш (Disk Buffer) или дисковый кеш (Disk Cache) фактически предназначен для сохранения загруженных данных в пространстве памяти, выделенном системой для программного обеспечения (это пространство памяти называется «пул памяти»), при сохранении в Когда данные в пуле памяти достигают определенного уровня, данные сохраняются на жесткий диск. Это может уменьшить фактические операции с диском и эффективно защитить диск от повреждения, вызванного повторными операциями чтения и записи.

Дисковый кэш предназначен для уменьшения количества раз, которое процессор считывает с диска через ввод-вывод, и для повышения эффективности дискового ввода-вывода. Память используется для хранения содержимого диска, к которому осуществляется более частый доступ, поскольку доступ к памяти является электронным действием, а диск Доступ представляет собой действие ввода-вывода, и кажется, что дисковый ввод-вывод становится быстрее.

Та же самая техника может использоваться в действии записи: сначала мы помещаем содержимое для записи в память, ждем, пока у системы будет другой простой, а затем записываем данные этой памяти на диск.

размер
Текущие диски обычно имеют кэш 32 МБ или 64 МБ. Старые жесткие диски 8 МБ или 16 МБ.

Разница между буферизацией и кэшированием в ОС

Большинство людей путают термины буферизация и кэширование. Хотя оба хранят данные временно, но они отличаются друг от друга. Буферизация в основном используется для согласования скорости передачи между отправителем и получателем. С другой стороны, Cache увеличивает скорость доступа к часто используемым данным. Они также имеют некоторые другие различия, которые обсуждались в сравнительной таблице ниже.

Содержание: буферизация против кэширования

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Заключение

Сравнительная таблица

Основа для сравненияБуферизацияКэширование
основнойБуферизация соответствует скорости между отправителем и получателем потока данных.Кэширование ускоряет скорость доступа к многократно используемым данным.
магазиныБуфер хранит оригинальную копию данных.Кэш хранит копию оригинальных данных.
Место нахожденияБуфер — это область в первичной памяти (RAM).Кэш-память реализована на процессоре, а также на оперативной памяти и на диске.

Определение буферизации

Буферизация — это область в основной памяти (ОЗУ), в которой временно хранятся данные при их передаче между двумя устройствами или между устройством и приложением. Буферизация помогает согласовать скорость между отправителем и получателем потока данных. Если скорость передачи отправителя ниже, чем у получателя, то в основной памяти получателя создается буфер, и он накапливает байты, полученные от отправителя. Когда все байты данных поступили, он предоставляет данные для работы получателя.

Буферизация также помогает, когда отправитель и получатель имеют разный размер передаваемых данных. В компьютерных сетях буферы используются для фрагментации и повторной сборки данных. На стороне отправителя большие данные фрагментируются на маленькие пакеты и отправляются по сети. На стороне получателя создается буфер, который собирает все пакеты данных и собирает их, чтобы снова создать большие данные.

Буферизация также поддерживает семантику копирования для ввода-вывода приложения . Семантика копирования может быть объяснена на примере. Предположим, что приложение имеет буфер данных, который нужно записать на жесткий диск. Для этого приложение вызывает системный вызов write (). Теперь предположим, что приложение изменяет данные буфера до возврата системного вызова. В этом случае семантика копирования предоставляет версию данных во время системного вызова.

Буферы реализованы в трех емкостях.

Нулевая емкость: здесь максимальный размер буферной памяти равен нулю. Он не может содержать никаких данных, поэтому отправитель должен быть заблокирован, пока получатель не получит данные.

Ограниченная емкость: здесь размер буферной памяти конечен. При максимуме отправитель может отправить n блоков данных. Если буферная память заполнена, отправитель блокируется, пока в памяти не будет свободного места.

Неограниченная емкость: здесь буферная память потенциально бесконечна. Может быть отправлено любое количество блоков данных. Отправитель никогда не блокируется.

Определение кеширования

Кэш-память — это реализованная в процессоре память, в которой хранятся копии исходных данных . Идея кеширования заключается в том, что недавно использованные дисковые блоки должны быть сохранены в кеш-памяти, чтобы при повторном обращении пользователя к тем же дисковым блокам он мог обрабатываться локально через кеш-память, избегая сетевого трафика.

Размер кэша ограничен, поскольку он содержит только недавно использованные данные. Когда вы изменяете файл кэша, вы также можете просмотреть это изменение в исходном файле. Если требуемые данные не находятся в кэш-памяти, данные копируются из источника в кэш-память, чтобы сделать ее доступной для пользователя при следующем запросе этих данных.

Данные кеша также могут храниться на диске, а не в оперативной памяти, поскольку у них есть одно преимущество: надежность кеша на диске . В случае сбоя системы кэшированные данные все еще доступны на диске. Но данные будут потеряны в энергозависимой памяти, такой как RAM. Но одним из преимуществ хранения кэшированных данных в оперативной памяти является быстрый доступ к ним.

Ключевые различия между буферизацией и кэшированием в ОС

  1. Основное различие между буфером и кешем заключается в том, что буферная память используется для того, чтобы справляться с различной скоростью между отправителем и получателем потока данных, тогда как кеш — это память, в которой хранятся данные, так что скорость доступа может быть увеличена для многократно используемых данных.,
  2. Буфер всегда несет исходные данные для отправки получателю. Тем не менее, кеш несет копию оригинальных данных .
  3. Буфер всегда реализуется в основной памяти (RAM), но кэш может быть реализован как в RAM, так и в Disk .

Заключение:

Буферизация и кеширование временно хранят данные, но оба они используются для разных целей. Где буфер соответствует скорости между двумя взаимодействующими устройствами, а кэш ускоряет доступ к данным, которые посещаются повторно.

Кэш-память

В основе концепции кэширования (складирования, от англ. cache — убежище, склад) лежит правило, получившее название «80/20», согласно которому приблизительно около 20% приложений и данных PC при вычислении используют около 80% машинного времени (например, эти 20% могут включать код для отправления и удаления электронной почты, код сохранения данных на жесткий диск, код распознавания скан-кодов клавиатуры). Поэтому имеется большая вероятность того, что процессор вновь потребует эти коды и данные.

Для того чтобы снабжать процессор наиболее часто востребованными данными и командами, применяется кэш-память, которая в отличие от RAM расположена вблизи процессора и имеет меньшее время доступа (10-15 не).

Кэш-память напоминает «горячий список» команд, необходимых процессору. Контроллер памяти сохраняет в кэш-памяти любую команду, запрошенную CPU, и каждый раз, когда процессор получает команду из кэш-памяти («удачное обращение в кэш»), эта команда перемещается в вершину «горячего списка». Если кэш-память полностью заполнена, а процессор запрашивает новую команду, то происходит обращение к RAM и затем система записывает код этой команды в кэш-память поверх данных, которые не использовались в течение самого длинного периода времени. Таким образом информация, которая редко используется CPU, выбывает из кэш-памяти.

Такой способ обмена данными имеет то преимущество, что при повторном обращении к памяти уже нет необходимости считывать данные из медленной оперативной памяти, поэтому информация предоставляется в распоряжение CPU без задержки. Координацию потока этих данных осуществляет кэш-контроллер, который сообщает CPU, имеются ли еще в кэш-памяти необходимые данные.

В настоящее время кэш-память как правило интегрирована на кристалле процессора. Однако возможны и другие конфигурации. В некоторых случаях система может иметь кэш-память, расположенную в процессоре, и кэшпамять, расположенную на материнской плате неподалеку от процессора, или же в процессор могут быть интегрированы два компонента кэш-памяти.

В любом случае, независимо от конфигурации кэш-памяти, каждому компоненту кэш-памяти назначается «уровень» в соответствии с его близостью к ядру процессора. Например, кэш-память, которая наиболее близко расположена к процессору, называют кэш-памятью первого уровня- Level 1 (L1), далее следует кэш-память второго уровня (L2), третьего уровня (L3) и т. д.

Впервые кэш-память появилась на материнской плате с процессором 80386. Емкость ее для процессоров этого класса составляла в среднем 128 Кбайт. Поскольку она располагалась вне CPU, то ее часто также называли «внешней кэш-памятью». Для повышения производительности систем на базе процессоров 80486 и Pentium кэш-память была интегрирована на кристалле процессора (8 или 64 Кбайт) (кэш-память первого уровня). Кэш-память второго уровня («внешняя кэш-память») располагалась на материнской плате.

С увеличением тактовой частоты работы CPU скорость обмена данными между процессором и внешней кэш-памятью стала «тормозить» производительность системы. Была разработана отдельная шина для кэш-памяти второго уровня, названная двойной независимой шиной (Dual Independent Bus, DIB) и в процессоре Pentium Pro внешняя кэш-память перекочевала в ядро процессора. Обмен данными между CPU и кэш-памятью второго уровня стал осуществляться на частоте процессора.

В компьютерах с процессором Pentium 11 кэш-память второго уровня размещена в картридже на плате процессора и работает на тактовой частоте, равной половине тактовой частоты процессора.

В CPU Pentium 111 и Pentium 4 обмен информации между CPU и кэш L1 осуществляется на частоте процессора.

Физически кэш-память объемом 64-512 Кбайт обычно состоит из элементов SRAM с малым временем доступа. В последнее время вместо элементов SRAM стали использоваться более быстрые элементы памяти BSRAM и CSRAM. Объем кэш-памяти второго уровня увеличился. Например, для процессора Pentium 11 Хеоп (Deschutes) он составляет уже 2 Мбайт.

В процессорах Intel Itanium появилась кэш-память третьего уровня.

Кэш-память винчестера Принцип кэширования обмена данными применяется также и при чтении/записи данных с винчестера. В этом случае кэш-память винчестера обеспечивает синхронизацию времени доступа к данным на диске (несколько миллисекунд) с быстродействием шины данных. В процессе кэширования диска данные записываются в кэш-память, элементы которой размещены на самом винчестере, так что при повторном обращении к нему уже нет необходимости в механическом считывании этих данных. Емкость кэш-памяти винчестера обычно составляет от 256 до 2048 Кбайт.

Примечание Не путайте аппаратное кэширование диска с программным, которое только эмулирует принцип кэширования.

⇐Виртуальная память | Аппаратные средства PC | Память для долговременного хранения⇒

Разница между кэшем и оперативной памятью

И ОЗУ, и кэш-память являются энергозависимой памятью, используемой 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-память

— 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: кеш-память уровня 1 (кэш L1) или первичный кеш, кеш-память уровня 2 (кэш-память L2) или вторичный кеш и кеш-память уровня 3 (кэш-память L3) или третичный кеш.

Что такое ОЗУ?

RAM — 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

Значение

 – ОЗУ и кэш-память являются энергозависимой памятью, то есть им требуется питание для хранения 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 памяти с произвольным доступом, 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 — один из фундаментальных компонентов вычислений, который можно использовать двумя способами: кэш-память , в которой хранятся копии данных и инструкций из ОЗУ, и дисковый кэш , раздел первичной памяти, в котором хранятся относительно большие блоки часто используемых данных. доступ к данным для ускорения передачи данных с жесткого диска в оперативную память.С другой стороны, оперативная память — это место, где хранятся все активные данные и программы, чтобы ЦП мог легко получить к ним доступ.

Стоимость

— Кэш сверхбыстрый 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-память

и ОЗУ: сравнительная таблица

Сводка кэш-памяти и ОЗУ

И ОЗУ, и кэш-память являются энергозависимой памятью, то есть 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/блогов, работающий старшим разработчиком/писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся 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 в написании и редактировании 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 какое-то время это расслабит вас и вам будет легче начинать разговор с совершенно незнакомыми людьми — вот что он сказал». : Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, распространите информацию. Поделитесь им с друзьями/семьей.

См.
APA 7
Хиллар, С.(2020, 22 октября). Разница между кэшем и оперативной памятью. Разница между похожими терминами и объектами. http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-cache-and-ram/.
MLA 8
Хиллар, Сагар. «Разница между кэшем и оперативной памятью». Разница между похожими терминами и объектами, , 22 октября 2020 г., http://www.differencebetween.net/technology/difference-between-cache-and-ram/.

Разница между кэш-памятью и основной памятью

Ключевое отличие: Кэш-память — это высокоскоростная память, которая используется для хранения часто используемых данных.Всякий раз, когда это требуется, эти данные быстро передаются центральному процессору. Основная память также известна как оперативная память. Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП). Кэш-память

— это небольшая и высокоскоростная область доступа. Он используется для хранения часто используемых данных. Всякий раз, когда это необходимо, эти данные быстро передаются центральному процессору. Доступ к кэш-памяти осуществляется с очень высокой скоростью по сравнению с обычной основной памятью.Эта память часто находится в ЦП. Он был разработан, чтобы соответствовать скорости процессора; это Static-RAM, SRAM. Эти SRAM быстрее и дороже, чем DRAM.

Кэш-память расположена между основной памятью и процессором. Если процессору необходимо записать или прочитать ячейку основной памяти, он проверяет доступность ячейки памяти в кеше. Это делается путем сравнения адреса ячейки памяти со всеми тегами в кеше, которые могут содержать этот конкретный адрес.Если ячейка памяти найдена в кеше, это считается попаданием в кэш, а если нет, то в этом случае это считается промахом кеша. Первичный кэш находится ближе всего к процессору. Вторичный кэш расположен на втором ближайшем месте процессора.

Основная память также известна как оперативная память (ОЗУ). Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП). Это изменчивый источник данных. Его можно описать как большой массив, состоящий из слов или байтов.Оперативная память связана с процессором своей адресной шиной и шиной данных. Эти шины состоят из электрических цепей или битов. Основная память на самом деле построена из чипов DRAM или Dynamic RAM. Они известны своим компактным размером и возможностью более быстрого доступа. Важно отметить, что компьютер может манипулировать только данными, которые находятся в основной памяти. Типичный «модуль» настольной памяти выглядит длинным и тонким. Он устанавливается в слоты для модулей памяти, имеющиеся на материнской плате.Современные модули памяти бывают различной емкости: 256 МБ, 512 МБ, 1 ГБ, 2 ГБ, 4 ГБ и 8 ГБ; основная память имеет ограниченный объем.

Сравнение кэш-памяти и основной памяти:

 

Оперативная память (ОЗУ)

Кэш-память

Определение

Основная память также известна как оперативная память. Это блок памяти, который напрямую взаимодействует с центральным процессором (ЦП)

.
Кэш-память

используется для хранения часто используемых данных для быстрого доступа к данным, когда это необходимо.

Близость к ЦП

Сравнительно далеко

 

Сравнительно ближе

 

Скорость

Сравнительно медленный

Сравнительно быстрый

Вместимость

Больше

Сравнительно меньше

Компонент

Является частью жесткого диска (вторичное хранилище)

Расположен на самом процессоре

Разница между оперативной и кэш-памятью

ОЗУ и кэш-память

Память компьютера организована в иерархию, и они организованы с учетом времени, необходимого для доступа к ним, стоимости и емкости. ОЗУ и кэш-память являются двумя членами этой иерархии памяти. RAM (оперативное запоминающее устройство) — это основная память, используемая в компьютере. К ее отдельным ячейкам памяти можно обращаться в любой последовательности, поэтому она называется памятью с произвольным доступом. ОЗУ делятся на две категории: статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). Кэш-память — это специальная память, используемая ЦП (центральным процессором) компьютера с целью уменьшения среднего времени, необходимого для доступа к памяти.

Что такое ОЗУ?

Оперативная память

также известна как основная память компьютера.Это энергозависимая память, в которой данные, хранящиеся в памяти, теряются при отключении питания. ОЗУ делятся на две категории: статическое ОЗУ (SRAM) и динамическое ОЗУ (DRAM). SRAM использует транзисторы для хранения одного бита данных и не нуждается в периодическом обновлении. DRAM использует отдельный конденсатор для хранения каждого бита данных, и его необходимо периодически обновлять, чтобы поддерживать заряд в конденсаторах. В современных компьютерах оперативная память организована в виде модулей, которые можно обновлять.Это позволит очень легко увеличить объем оперативной памяти или устранить повреждения.

Что такое кэш-память?

Кэш-память — это специальная память, используемая ЦП для уменьшения среднего времени доступа к памяти. Кэш-память относительно меньшая, а также более быстрая память, в которой хранятся наиболее часто используемые данные основной памяти. Когда есть запрос на чтение памяти, кэш-память проверяется, чтобы увидеть, существуют ли эти данные в кэш-памяти.Если эти данные находятся в кэш-памяти, то нет необходимости обращаться к основной памяти (доступ к которой занимает больше времени), поэтому среднее время доступа к памяти уменьшается. Как правило, существуют отдельные кэши для данных и инструкций. Кэш данных обычно настраивается в виде иерархии уровней кэша (иногда называемой многоуровневым кэшем). L1 (уровень 1) и L2 (уровень 2) являются самыми верхними кэшами в этой иерархии кэшей. Кэш L1 находится ближе всего к основной памяти и проверяется в первую очередь.Кэш L2 является следующим в очереди и вторым ближайшим к основной памяти. L1 и L2 различаются по скорости доступа, расположению, размеру и стоимости.

В чем разница между оперативной памятью и кэш-памятью?

В иерархии памяти кэш-память ближе к ЦП по сравнению с ОЗУ. Кэш-память намного быстрее и дороже по сравнению с оперативной памятью. Но объем оперативной памяти больше объема кэш-памяти. Кроме того, кэш-память также организована в виде иерархии кэшей L1, L2 и L3, которые различаются по скорости, стоимости и емкости.

В чем основная разница между основной памятью, кэш-памятью и виртуальной памятью?

Соотношение между основной, кэш-памятью и виртуальной памятью в операционных системах Windows выглядит следующим образом:

Первое отличие заключается в размере. Их иерархия идет от наименьшего к наибольшему, как показано ниже:
Кэш
ОЗУ (основная память)
Виртуальный

Но для начала нам нужно начать с ОЗУ с точки зрения лучшего понимания.
Основная память . Основная память вычислительной системы называется оперативной памятью, сокращенно от оперативной памяти.Это физическая память, установленная в вычислительной системе. Это часть памяти, где выполняется большая часть работы по обработке. Максимальный объем оперативной памяти зависит от комбинации аппаратного обеспечения и версии операционной системы. Объем оперативной памяти в первую очередь зависит от аппаратного пространства, а затем снова контролируется ОС.

Кэш-память
Эта память охватывает широкий спектр элементов.
Процессоры будут иметь несколько типов кэш-памяти, которые обычно называются уровнем 1, 2 или 3.
В процессоре могут быть установлены все эти три типа. все эти типы кэш-памяти сделаны для ускорения работы процессора.
Жесткие диски используют кэш-память для ускорения передачи данных. Контроллеры жестких дисков также используют кэш-память. Сетевые карты используют кэш-память для высокой производительности. Эти карты обычно встречаются на нескольких серверах, в основном для игровых целей.

Виртуальная память
Первое различие между виртуальной памятью и двумя другими заключается в том, что виртуальная память не похожа на физическую оперативную память.Виртуальная память в операционной системе Windows обычно относится к типу памяти, которую можно временно переместить из ОЗУ на жесткий диск или устройство флэш-памяти.
Виртуальная память может иметь другие функции при использовании с гипервизором, например, тот, который мы видим в Hyper-V от Microsoft или ESX/ESXi от VMWare, который также известен как vSphere. В этом случае гипервизор будет управлять всей памятью, виртуализируя ее и назначая виртуальным машинам.
Существуют системы или операционные системы, которые могут устанавливать пулы физической памяти, устанавливая их как виртуальную память для определенных типов задач.

Разница между кэш-памятью и виртуальной памятью

Компьютерная память похожа на человеческий мозг, используемый для временного или постоянного хранения данных и инструкций. Это физическое устройство, способное временно хранить информацию, например, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), или постоянно, например, ПЗУ (постоянное запоминающее устройство). Основная память относится к физической памяти и известна как RAM. В памяти компьютера мы можем редактировать или обновлять только те данные, которые находятся в основной памяти. Мы можем сказать, что когда мы хотим получить доступ к вторичному носителю или любому файлу, который должен быть загружен в основную память со вторичного устройства.

Кэш-память

Кэш-память

— это более быстрая память, используемая центральным процессором (ЦП). Это память, которая помогает сократить время доступа к файлам или данным, которые недавно использовались основной памятью. Она имеет меньший размер, высокоскоростную память и расположена рядом с ядром процессора, в котором хранятся копии информации или инструкции, часто используемые ячейками основной памяти.

Кроме того, он ведет себя как буфер между ЦП и основной памятью для хранения тех данных или программ, которые чаще всего вызываются ЦП. Например, всякий раз, когда мы выполняем программу процессором, он извлекает данные из основной памяти и копирует полученные данные в кэш-память. Когда копия программы уже доступна в кэш-памяти, она напрямую вызывает процессор для ее выполнения; в противном случае программа/файлы извлекаются из памяти. Следовательно, сокращается время доступа к данным из основной памяти.

Преимущества кэш-памяти

  1. Время доступа к файлам или инструкциям в кэш-памяти меньше, чем в основной памяти.
  2. Сохраняет часто используемые данные в основной памяти.
  3. Это более быстрая память компьютера по сравнению с основной памятью.
  4. Сохранить программу в кэш-памяти, которая выполняется в течение короткого времени.

Недостатки кэш-памяти

  1. Недостаточно места для хранения данных.
  2. Это очень дорого, так как это быстрая память для доступа к данным.

Виртуальная память

Виртуальная память

используется в памяти компьютера для увеличения емкости основной памяти. Это логическая единица памяти компьютера, создающая иллюзию выполнения большой программы, которая может не полностью помещаться в основную память. Кроме того, он позволяет пользователю загружать или сохранять программу данных или файлы, размер которых превышает размер основной памяти.

Преимущества виртуальной памяти

  1. Виртуальная память позволяет пользователям запускать более одного приложения одновременно.
  2. Повышает степень мультипрограммирования в виртуальной памяти.
  3. Виртуальная память — это логическая единица памяти компьютера, которая увеличивает объем основной памяти за счет хранения или выполнения программы большего размера, чем основная память.
  4. Не требует каких-либо фиксированных ограничений на степень мультипрограммирования.
  5. Увеличивает загрузку ЦП в виртуальной памяти.
  6. Требуется, когда в системе недостаточно места для хранения больших программ или файлов.

Недостатки виртуальной памяти

  1. Виртуальная память может замедлить процесс приложения в системе.
  2. Переключение между приложениями может занять больше времени.
  3. Снижает стабильность системы.
  4. Позволяет пользователю использовать меньше места на жестком диске в системе.

Разница между кэш-памятью и виртуальной памятью

Серийный номер Разница параметров Кэш-память Виртуальная память
1. Определение Кэш-память — это высокоскоростная память компьютера, позволяющая сократить время доступа к файлам или документам из основной памяти. Виртуальная память — это логическая единица памяти компьютера, которая увеличивает емкость основной памяти за счет хранения или выполнения программ большего размера, чем основная память в компьютерной системе.
2. Блок памяти Кэш-память определяется как блок памяти в компьютерной системе. Виртуальная память не определена как блок памяти.
3. Размер Его размер очень мал по сравнению с виртуальной памятью. Его размер очень велик по сравнению с кэш-памятью.
4. Скорость Это высокоскоростная память по сравнению с виртуальной памятью. Не является быстродействующей памятью по сравнению с Кэш-памятью.
5. Эксплуатация Как правило, часто используемые данные сохраняются в кэш-памяти, чтобы сократить время доступа к файлам. Виртуальная память хранит те данные или программы, которые не могут быть полностью помещены в основную память.
6. Менеджмент Кэш-память управляется аппаратным обеспечением системы. Принимая во внимание, что виртуальная память управляется операционной системой (ОС).
7. Картирование Для доступа к файлам в кэш-памяти структура сопоставления не требуется. Требуется структура сопоставления для сопоставления виртуального адреса с физическим адресом.

10 Разница между кэш-памятью и виртуальной памятью в архитектуре компьютера

Виртуальная память

Виртуальная память — это возможность управления памятью операционная система (ОС), которая использует аппаратное и программное обеспечение, позволяющее компьютеру компенсировать нехватку физической памяти путем временной передачи данных из оперативной памяти (ОЗУ) на дисковое хранилище.Другими словами, это отделение логической памяти от физической памяти. Это разделение обеспечивает большая виртуальная память для программистов, когда только небольшая физическая память доступный.

Виртуальная память используется, чтобы дать программистам иллюзию того, что у них большой объем памяти, хотя у компьютера небольшая основная память. Это упрощает задачу программирования, потому что программисту больше не требуется беспокоясь о количестве доступной физической памяти.

Что вам нужно Знайте о виртуальной памяти

  • Виртуальная память может быть описана как объем пространство на физическом жестком диске, используемое для хранения дополнительной памяти, которую занимает ОЗУ. не в состоянии хранить.
  • Виртуальная память увеличивает емкость основной памяти, т.е. увеличивает степень мультипрограммирования.
  • Виртуальная память управляется операционной система (ОС).
  • Виртуальная память требует сопоставления структур с сопоставить виртуальный адрес с физическим адресом.
  • Виртуальная память замедляет работу компьютера, поскольку требует много энергии и времени для доступа к данным с используемого жесткого диска.
  • Обычно программы большего размера, чем основной memory выполняются в виртуальной памяти.
  • Виртуальная память обычно больше по размеру, чем кэш-память.
  • Виртуальная память не может быть описана как блок памяти, это техника.

Кэш-память

Кэш-память, также называемая памятью ЦП, является высокоскоростной. статическая оперативная память (SRAM), к которой может получить доступ компьютерный микропроцессор быстрее, чем он может получить доступ к обычной оперативной памяти (ОЗУ).

Кэш-память

используется для уменьшения среднего времени доступа данные из основной памяти.Кэш — это небольшая и быстрая память, которая хранит копии данных из часто используемых ячеек основной памяти. Компьютер процессор может быстро получить доступ к этой информации из кэша, а не чтобы получить его из основной памяти компьютера. Быстрый доступ к этим инструкциям увеличивает общую скорость работы программы. Существуют различные независимые кэши в ЦП, в которых хранятся инструкции и данные.

Что вам нужно Знать о кэш-памяти          

  • Кэш-память представляет собой небольшую высокоскоростную память обычно статическая оперативная память (SRAM), которая содержит самые последние используемые фрагменты основная память.
  • Кэш-память увеличивает скорость доступа ЦПУ.
  • Кэш-память управляется аппаратно.
  • В кэше не требуются структуры сопоставления Память.
  • Кэш-память уменьшает количество требуемого времени для доступа к данным.
  • Обычно недавно использованные данные копируются или захвачены в кэш-память.
  • Размер кэш-памяти меньше (меньше) чем что с виртуальной памятью.
  • Кэш-память можно описать как блок памяти.

Читайте также: Разница между архитектурой фон Неймана и Гарвардской архитектурой

Разница между кэш-памятью и виртуальной памятью в табличной форме

ОСНОВА СРАВНЕНИЯ КЭШ-ПАМЯТЬ ВИРТУАЛЬНАЯ ПАМЯТЬ
Описание Кэш-память — это небольшая высокоскоростная память, обычно статическая оперативная память (SRAM). который содержит самые последние доступные части основной памяти. Виртуальную память можно описать как объем физического жесткого диска пространство, используемое для хранения дополнительной памяти, которую ОЗУ не может хранить.
Функция Это увеличивает скорость доступа процессора. Увеличивает емкость основной памяти, т.е. увеличивает степень мультипрограммирования.
Менеджмент Управляется аппаратно. Управляется операционной системой (ОС).
Картирование В кэш-памяти не требуется структур отображения. Требуется сопоставление структур для сопоставления виртуального адреса с физическим. адрес.
Преимущество/недостаток Кэш-память сокращает время, необходимое для доступа к данным. Это замедляет работу компьютера, так как требует много энергии и времени для получить доступ к данным с жесткого диска, который будет использоваться.
Выполнение данных/программы Обычно недавно использованные данные — это те, которые скопированы или захвачены в кэш-память. Обычно выполняются программы большего размера, чем основная память в виртуальной памяти.
Размер Размер кэш-памяти меньше (меньше), чем у виртуальной Память. Виртуальная память обычно больше по размеру, чем кэш-память.
Блок памяти Кэш-память можно описать как единицу памяти. Виртуальную память нельзя описать как единицу памяти, это техника.
Предыдущая статьяГлавная разница 35 между грамположительными и грамотрицательными бактериями (с изображениями и сходствами)Следующая статья12 Разница между сердцевиной (Duramen) и заболонью (Alburnum)

Разница между Cache и RAM

Кэш

и ОЗУ

Резюме:  Разница между Cache и RAM заключается в том, что кэш-память помогает ускорить процессы компьютера, поскольку в ней хранятся часто используемые инструкции и данные. В то время как ОЗУ, также называемое основной памятью, состоит из микросхем памяти, которые могут считываться и записываться процессором и другими устройствами.

Кэш

Большинство современных компьютеров улучшают время обработки с помощью кэша (произносится как наличные). Кэш-память двух типов — это кеш-память и дисковый кеш. Кэш-память помогает ускорить работу компьютера, поскольку в ней хранятся часто используемые инструкции и данные. Сегодня большинство персональных компьютеров имеют как минимум два типа кэш-памяти: кэш-памяти L1 и кэш-памяти L2 .

Кэш L1
Кэш L1

встроен непосредственно в микросхему процессора. Кэш L1 обычно имеет очень маленькую емкость, от 8 КБ до 128 КБ.

Кэш L2

Кэш L2 немного медленнее, чем кэш L1, но имеет гораздо большую емкость: в диапазоне от 64 КБ до 16 МБ. Текущие процессоры включают расширенный кэш передачи, тип кэша L2, встроенный непосредственно в кристалл процессора. Процессоры, использующие расширенный кэш передачи, работают гораздо быстрее, чем те, которые его не используют.Современные персональные компьютеры обычно имеют от 512 КБ до 12 МБ расширенного кэша передачи.

Кэш ускоряет время обработки, так как в нем хранятся часто используемые инструкции и данные. Когда процессору нужна инструкция или данные, он осуществляет поиск в памяти в следующем порядке: кэш L1, затем кэш L2, затем оперативная память — с большей задержкой обработки для каждого уровня памяти он должен искать. Если инструкция или данные не найдены в памяти, то необходимо выполнить поиск на более медленном носителе данных, таком как жесткий диск или оптический диск.

ОЗУ

Пользователи обычно имеют в виду оперативную память при обсуждении памяти компьютера. ОЗУ (оперативная память), также называемая основной памятью, состоит из микросхем памяти, которые могут считываться и записываться процессором и другими устройствами. При включении питания компьютера определенные файлы операционной системы (например, файлы, определяющие внешний вид рабочего стола) загружаются в ОЗУ с запоминающего устройства, например жесткого диска. Эти файлы остаются в оперативной памяти до тех пор, пока компьютер непрерывно питается.По мере запроса дополнительных программ и данных они также загружаются в оперативную память из хранилища.

Процессор интерпретирует и выполняет инструкции программы, пока программа находится в ОЗУ. За это время содержимое оперативной памяти может измениться. Оперативная память может содержать несколько программ одновременно, при условии, что на компьютере достаточно оперативной памяти для размещения всех программ. Большая часть оперативной памяти является энергозависимой, что означает, что она теряет свое содержимое при отключении питания от компьютера. По этой причине вы должны сохранить все предметы, которые могут вам понадобиться в будущем.Сохранение — это процесс копирования элементов из оперативной памяти на запоминающее устройство, например на жесткий диск.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.