Čo je cache, prečo je to potrebné a ako to funguje (zaujímavý)

Čo je najšpinavé miesto na počítači? Myslite na kôš? Používateľské priečinky? Chladiaci systém Nehádajte! Najšpinavšie miesto je cache! Koniec koncov, musí sa neustále čistiť!

V skutočnosti je na počítači veľké množstvo vyrovnávacích pamätí a slúžia nie ako skládka, ale ako urýchľovače zariadení a aplikácií. Odkiaľ pochádza ich reputácia ako "systémový odpadový šmýkač"? Pozrime sa, čo je vyrovnávacia pamäť, ako to funguje, a ako to robí čas od času čistiť.

SSD, set-top boxy Smart TV, herné grafické karty, procesory pre počítače, multifunkčné zariadenia, antivírusy, smerovače, Wi-Fi zosilňovače, smartphony až do 10 000 rubľov

Koncepcia a typy cache

Cache alebo vyrovnávacej pamäte je špeciálne ukladanie často používaných údajov, ktoré sú prístupné desiatky, stovky a tisíckrát rýchlejšie ako pamäť RAM alebo iné pamäťové médium.

Aplikácie (webové prehliadače, prehrávače zvuku a videa, databázové editory atď.), Komponenty operačných systémov (cache miniatúr, vyrovnávacia pamäť DNS) a hardvér (CPU cache L1-L3, vyrovnávacie vyrovnávače čipov). Implementuje sa rôznymi spôsobmi - softvérom a hardvérom.

Cache programu je jednoducho samostatná zložka alebo súbor, kde sú stiahnuté napríklad obrázky, ponuky, skripty, multimediálny obsah a ďalší obsah navštívených stránok. Práve v tomto priečinku najskôr prehliadač "ponorí" pri opätovnej otvorení webovej stránky. Premena časti obsahu z miestneho úložiska urýchľuje jeho načítanie a znižuje sieťovú prevádzku.

V jednotkách (najmä pevných diskoch) je cache samostatný RAM čip s kapacitou 1-256 MB, ktorý sa nachádza na doske s elektronikou. Prijíma informácie čítané z magnetickej vrstvy, ktoré ešte nie sú načítané do pamäte RAM, ako aj údaje, ktoré najčastejšie požaduje operačný systém.

Moderný centrálny procesor obsahuje 2-3 základné úrovne vyrovnávacej pamäte (nazýva sa aj superoperačná pamäť) umiestnená vo forme hardvérových modulov na jedinom čipu. Najrýchlejší a najmenší z hľadiska objemu (32-64 Kb) je cache Level 1 (L1) - pracuje na rovnakej frekvencii ako procesor. L2 zaujíma strednú pozíciu z hľadiska rýchlosti a kapacity (od 128 Kb do 12 Mb). A L3 je najpomalšie a najsilnejšie (až 40 Mb), na niektorých modeloch chýba. Rýchlosť L3 je nízka len v porovnaní s jeho rýchlejšími náprotivkami, ale dokonca je to stokrát rýchlejšia než najproduktívnejšia pamäť RAM.

Pamäť procesora sa používa na ukladanie neustále používaných údajov prenášaných z pokynov RAM a strojového kódu. Čím je väčšia, tým rýchlejší je procesor.

Dnes už nie sú tri úrovne ukladania do vyrovnávacej pamäte limitom. S príchodom architektúry Sandy Bridge spoločnosť Intel implementovala do svojich produktov dodatočnú vyrovnávaciu pamäť L0 (určenú na ukladanie dekódovaných mikroobvodov). A najvýkonnejšie procesory majú aj štvrtú vyrovnávaciu pamäť, vytvorenú vo forme samostatného čipu.

Schematicky vzájomné pôsobenie úrovní vyrovnávacej pamäte L0-L3 vyzerá takto (pomocou príkladu Intel Xeon):

Ľudský jazyk o tom, ako to všetko funguje

Ak chcete zistiť, ako funguje vyrovnávacia pamäť, predstavme si osobu pracujúcu pri stole. Priečinky a dokumenty, ktoré používa neustále, sú na stole (v cache). Na prístup k nim stačí požičať si ruku.

Pozri tiež:

Windows x32 a x64, aký je rozdiel
Čo je SSD a je potrebné?
Ako zrýchliť počítač? Niektoré účinné tipy
Ako urobiť Windows 32 bit vidieť viac ako 3 GB RAM
Ako nastaviť stránkovací súbor

Dokumenty, ktoré potrebuje menej často, sú držané blízko na regáloch (v RAM).Aby ste ich dostali, musíte vstať a chodiť pár metrov. A s čím aktuálne nepracuje osoba je archivovaná (napísané na pevný disk).

Čím širší je stôl, tým viac dokumentov bude vyhovovať, čo znamená, že zamestnanec bude môcť získať rýchly prístup k väčšiemu množstvu informácií (čím väčší je kapacita vyrovnávacej pamäte, tým rýchlejšie funguje program alebo zariadenie teoreticky).

Niekedy sa dopúšťa chýb - drží na stole papiere obsahujúce nesprávne informácie a používa ich vo svojej práci. Výsledkom je zníženie kvality jeho práce (chyby v vyrovnávacej pamäti vedú k poruchám programov a zariadení). Na nápravu situácie musí zamestnanec vyhodiť dokumenty chybami a dať na ich miesto tie správne (Vymažte vyrovnávaciu pamäť).

Tabuľka má obmedzenú oblasť (cache má obmedzené množstvo). Niekedy sa dá rozšíriť napríklad posunom druhej tabuľky a niekedy je to nemožné (veľkosť vyrovnávacej pamäte môže byť zvýšená, ak túto funkciu poskytuje program; hardvérovú vyrovnávaciu pamäť nie je možné zmeniť, pretože je implementovaná hardvérom).

Ďalším spôsobom, ako urýchliť prístup k väčšiemu množstvu dokumentov, ako je tabuľka, je nájsť asistenta, ktorý doručí zamestnancovi papier z police (operačný systém môže prideliť časť nevyužitých pamätí RAM na ukladanie do pamäte dát zariadenia). Ale je to stále pomalší než ich odobrať z stola.

Súčasné dokumenty by mali byť relevantné pre aktuálne úlohy. To je zodpovednosť samotného pracovníka. Je nevyhnutné pravidelne obnovovať poradie v papieroch (potlačenie irelevantných údajov z vyrovnávacej pamäte spočíva na ramenách aplikácií, ktoré ho používajú; Niektoré programy majú automatické vymazanie vyrovnávacej pamäte.).

Ak zamestnanec zabudne udržiavať poriadok na pracovisku a monitoruje relevantnosť dokumentácie, môže vypracovať plán na čistenie stola a použiť ho ako pripomienku. Ako posledná možnosť - poučte tohto asistenta (ak je aplikácia závislá od vyrovnávacej pamäte pomalšia alebo často načíta irelevantné dáta, použite nástroje na čistenie cache podľa plánu alebo túto manipuláciu vykonajte manuálne každých pár dní).

***

Autor tiež odporúča:

Ako nastaviť bezplatné kanály v inteligentnej televízii
Vymazať pamäť v systémoch Android: overené metódy
Kalibrácia batérie notebooku
Čo je to UEFI a ako je to lepšie ako BIOS?
Ako vytvoriť zálohy systému Windows 10 na stroji a prečo?
Ako urýchliť načítanie systému Windows 10
Ak sa video pri prehrávaní online spomalí

S funkciami "ukladania do vyrovnávacej pamäte" čelíme všade. Jedná sa o nákup výrobkov pre budúce použitie a rôzne kroky, ktoré preberáme súčasne, atď. V skutočnosti to všetko nás šetrí zbytočným rozruchom a nepotrebnými gestami, organizuje život a uľahčuje prácu. To isté platí aj pre počítač. Jedným slovom, ak by neexistovala žiadna vyrovnávacia pamäť, bude fungovať stovky a tisíckrát pomalšie. A my by sme sa sotva páčili.