Apa data cache dan cache?

Komputer, sayangnya, tidak segera mengeksekusi perintah, yang diterima dari orang-orang. Untuk mempercepat proses ini menggunakan berbagai trik, dan kebanggaan tempat di antara mereka milik caching. Apa itu? Apa data cache? Bagaimana proses ini benar-benar terjadi? Apa yang cache data dalam smartphone "Samsung", misalnya, dan mereka agak berbeda dari yang di komputer? Mari kita turun ke mendapatkan jawaban atas pertanyaan-pertanyaan.

Apa itu cache?

Jadi yang disebut buffer menengah, yang menyediakan akses cepat ke informasi, probabilitas bahwa permintaan di atas semua. Semua data yang terkandung di dalamnya. Keuntungan penting adalah bahwa ekstrak informasi yang diperlukan dari cache dapat secara signifikan lebih cepat daripada dari toko asli. Tapi ada kelemahan signifikan - ukuran. data cache digunakan dalam browser, hard disk, CPU, web server, WINS, dan layanan DNS. Dasar dari struktur adalah recordset. Masing-masing terkait dengan elemen tertentu atau unit data yang menonjol menyalin apa yang ada di memori utama. Entri memiliki pengenal (TAG), dengan cara yang ditentukan oleh pencocokan. Mari kita lihat sedikit sedikit sudut pandang yang berbeda: Data apa yang cache dalam telepon Anda "Samsung" atau produsen lain? Apakah mereka berbeda dari orang-orang yang berada di komputer? Dari sudut pandang fundamental - tidak hanya perbedaan ukuran.

Proses menggunakan

Ketika klien (mereka tercantum di atas) meminta data, hal pertama yang membuat komputer - memeriksa cache. Jika diinginkan masuk, maka digunakan. Dalam kasus ini ada hit. Berkala data yang disalin dari cache ke memori utama. Tetapi jika catatan diperlukan belum ditemukan, ada konten pencarian dalam penyimpanan basis. Semua mengambil informasi ditransfer ke cache, sehingga kemudian dapat diakses lebih cepat. Persentase permintaan saat dimahkotai dengan sukses, disebut tingkat atau rasio hit.

Data memperbarui

Bila menggunakan, misalnya, web browser diperiksa cache lokal untuk menemukan salinan halaman. Mengingat keterbatasan ini jenis memori, miss diputuskan untuk membuang informasi untuk membuat ruang. Untuk memutuskan apa yang akan diganti, menggunakan algoritma yang berbeda perpindahan. By the way, jika kita berbicara tentang fakta bahwa ini data cache ke "Android", yang untuk sebagian besar mereka digunakan untuk bekerja dengan gambar, dan data aplikasi.

menulis Kebijakan

Selama modifikasi isi cache dan memperbarui data dalam memori utama. Waktu tunda yang lewat di antara informasi aplikasi tergantung pada kebijakan rekaman. Ada dua jenis utama:

1. rekaman instan. Setiap perubahan dicatat serentak ke memori utama.
2. Tertunda atau writeback. Update data diadakan secara berkala, atau ketika diminta oleh pelanggan. Untuk melacak apakah itu diubah untuk menggunakan tanda dengan dua negara: "kotor" atau dimodifikasi. Dalam kasus miss dapat dibuat dua banding bertujuan memori utama: yang pertama digunakan untuk mencatat data yang telah berubah dari cache, dan yang kedua - untuk membaca item yang diinginkan.

Mungkin sehingga informasi menjadi tidak relevan untuk buffer menengah. Hal ini terjadi ketika data dalam memori utama tanpa membuat penyesuaian untuk cache. Untuk konsistensi, semua proses editing menggunakan protokol koherensi.

tantangan kontemporer

Dengan peningkatan frekuensi prosesor dan meningkatkan kinerja memori, sebuah area masalah baru - keterbatasan antarmuka transfer data. Apa mungkin melihat orang yang berpengetahuan? memori cache sangat berguna jika frekuensi kurang dari RAM dalam prosesor. Banyak dari mereka memiliki penyangga antara mereka sendiri untuk mengurangi waktu akses ke memori, yang lebih lambat dari register. CPU yang mendukung maya menangani, sering menempatkan kecil tapi sangat cepat penyangga terjemahan alamat. Namun dalam kasus lain, cache tidak terlalu berguna, dan kadang-kadang hanya menciptakan masalah (tetapi biasanya di komputer, yang telah mengalami versi non-profesional). Berbicara tentang apa yang data cache di smartphone Anda, LSM mencatat bahwa karena ukuran kecil dari perangkat yang diperlukan untuk membuat implementasi cache miniatur baru. Sekarang beberapa ponsel dapat membanggakan parameter sepuluh tahun yang lalu, komputer canggih - tapi apa perbedaan dalam ukuran!

Menyinkronkan data antara buffer yang berbeda

cache berguna ketika salah satu, dan bagaimana mempertahankan efektivitas teknologi ini, jika banyak dari mereka? Masalah ini dipecahkan penyangga koherensi. Ada tiga pilihan untuk pertukaran data:

1. Inklusif. cache dapat berperilaku seperti yang Anda inginkan.
2. Eksklusif. Dirancang untuk setiap kasus tertentu.
3. Non-eksklusif. a diterima secara luas standar.

tingkat tembolok

Jumlah mereka biasanya sama dengan tiga atau empat. Semakin besar tingkat memori, sehingga bulkier dan lebih lambat:

1. Cache L1. Cache tingkat tercepat - pertama. Bahkan, itu adalah bagian dari prosesor karena terletak pada satu chip, dan berkaitan dengan blok fungsi. Biasanya dibagi menjadi dua jenis: cache instruksi dan data. Kebanyakan prosesor modern tidak bekerja tanpa tingkat ini. cache ini beroperasi pada frekuensi prosesor, sehingga referensi untuk itu mungkin melakukan setiap siklus clock.
2. Cache L2. Biasanya terletak bersama-sama dengan yang sebelumnya. Sebuah daerah memori yang terpisah. Untuk mengetahui nilainya, Anda perlu seluruh volume, mengingat di bawah caching data, dibagi dengan jumlah core, yang dalam prosesor.
3. Cache L3. Lambat, tetapi cache tergantung terbesar. Biasanya, lebih dari 24 MB. Hal ini digunakan untuk menyinkronkan data yang diterima dari cache dari tingkat kedua yang berbeda.
4. L4 Cache. Gunakan dibenarkan hanya untuk multiprocessing server kinerja tinggi dan mainframe. Menerapkannya sebagai chip terpisah. Jika Anda mengajukan pertanyaan yang caching data dalam smartphone "Samsung" dan melihat itu, tingkat ini - saya dapat mengatakan bahwa selama 5 tahun tepatnya terburu-buru.

Cache associativity

Ini merupakan karakteristik mendasar. Associativity dari data cache diperlukan untuk menampilkan segmentasi logis. Dia, pada gilirannya, diperlukan karena fakta bahwa scan berurutan dari semua lini yang ada membutuhkan puluhan siklus dan membawa ke tidak semua manfaat. Oleh karena itu, menggunakan sel RAM kepatuhan kaku untuk cache data, untuk mengurangi waktu pencarian. Jika kita membandingkan buffer antara adalah dari volume yang sama tetapi associativity berbeda, satu dengan siapa dia memiliki kemauan besar untuk bekerja kurang cepat, tapi dengan efisiensi tertentu besar.

kesimpulan

Seperti yang Anda lihat, data cache dalam kondisi tertentu, memungkinkan komputer Anda untuk bertindak lebih cepat. Tapi, sayangnya, masih ada cukup banyak aspek di mana Anda dapat bekerja untuk waktu yang lama.