Wat is cached data en caching?

De computer, helaas, voert niet direct de opdrachten uit die van mensen. Om dit proces te bespoedigen worden een aantal trucs toegepast, en een eervolle plaats onder hen behoort tot caching. Wat is het Wat zijn de cache data? Hoe gebeurt dit proces eigenlijk? Wat zijn bijvoorbeeld de cache data in de smartphone "Samsung", en ze verschillen van iets dat in de computer zit? Laten we de antwoorden op deze vragen krijgen.

Wat is een cache?

Dit is de naam van de tussenbuffer, die snelle toegang tot informatie biedt, waarvan de waarschijnlijkheid het hoogst is. Alle gegevens zijn daarin opgenomen. Een belangrijk voordeel is dat u al de benodigde informatie uit de cache veel sneller kan halen dan van de oorspronkelijke opslag. Maar er is een significant nadeel - grootte. Cache-gegevens worden gebruikt in browsers, harde schijven, CPU's, webservers, WINS en DNS-services. De basis van de structuur is record sets. Elk van hen is geassocieerd met een bepaald element of gegevensblok, dat is een kopie van wat er in het hoofdgeheugen is. De records hebben een identificatiecode (tag), waarmee de correspondentie wordt bepaald. Laten we eens iets anders zien: wat zijn de cache-gegevens in de Samsung-telefoon of andere fabrikant? Zijn ze verschillend van die welke in de computer zijn gemaakt? Vanuit het principe - nee, het verschil is alleen in het bedrag.

Werkwijze van gebruik

Wanneer de opdrachtgever (ze hierboven werd genoemd) gegevens aanvraagt, is het eerste wat de computer doet, de cache onderzocht. Als er een noodzakelijke record in het is, dan wordt het gebruikt. In deze gevallen is er een hit. Periode wordt de data van de cache naar het hoofdgeheugen gekopieerd. Maar als het gewenste record niet gevonden werd, wordt de inhoud in de basisopslag opgeslagen. Alle informatie die is overgenomen, wordt overgedragen aan de cache, zodat het sneller kan worden geopend. Het percentage waar de verzoeken met succes worden gekroond, heet het niveau of de hit ratio.

Data bijwerken

Wanneer u een webbrowser gebruikt, wordt de lokale cache gescand om een kopie van de pagina te vinden. Gezien de beperkingen van dit type geheugen, met een mevrouw, wordt besloten om wat informatie vrij te maken om de ruimte vrij te maken. Om te oplossen wat er precies wordt vervangen, worden verschillende wipe-algoritmen gebruikt. Overigens, als we praten over welke cache data op Android is, dan zijn ze in massa gewend aan foto's en applicatiegegevens.

Schrijf beleid

Tijdens de wijziging van de inhoud van de cache worden de gegevens ook bijgewerkt in het hoofdgeheugen. De vertraging die tussen de invoer van informatie overlijdt hangt af van het registratiebeleid. Er zijn twee hoofdtypes:

1. Onmiddellijke opname. Elke wijziging wordt synchroon ingevoerd in het hoofdgeheugen.
2. Vertraagde of omgekeerde opname. Gegevens worden periodiek bijgewerkt of op verzoek van de klant. Om na te gaan of een wijziging is gemaakt, gebruik een symptoom met twee staten: "vies" of veranderd. In geval van een miss, kunnen twee oproepen naar het hoofdgeheugen worden gemaakt: de eerste wordt gebruikt om gegevens die van de cache zijn veranderd te schrijven en de tweede is om het benodigde item te lezen.

Het kan ook zijn dat de informatie in de tussenbuffer irrelevant wordt. Dit gebeurt wanneer u de gegevens in het hoofdgeheugen wijzigt zonder de cache aan te passen. Voor de consistentie van alle bewerkingsprocessen worden coherentieprotocollen gebruikt.

Moderne uitdagingen

Met de toename van de frequentie van de processors en de toename van de prestaties van het RAM, verscheen er een nieuwe problematische plaats, de beperkte interface voor dataoverdracht. Wat kan een deskundige opmerken? Het cachegeheugen is erg handig als de frequentie in het RAM lager is dan in de processor. Veel van hen hebben hun eigen tussenbuffer om de toegangstijd naar het RAM te verminderen, wat trager is dan de registers. In CPU's die virtuele adressering ondersteunen, plaatsen ze vaak een kleine maar zeer snelle adresvertalingsbuffer. Maar in andere gevallen is de cache niet erg handig, en soms veroorzaakt alleen problemen (maar dit is meestal in computers die door een niet-professional zijn aangepast). Terloops, wanneer u praat over welke cachegeheugen gegevens in het geheugen van een smartphone zijn, moet opgemerkt worden dat door de kleine grootte van het apparaat nieuwe miniatuur implementaties van de cache moeten worden gemaakt. Nu hebben sommige telefoons tien jaar geleden parameters zoals die van geavanceerde computers - en wat een verschil in hun grootte!

Synchronisatie van gegevens tussen verschillende buffers

De cache is handig als er één is, maar hoe de effectiviteit van deze technologie te behouden, als er veel van hen zijn? Dit probleem wordt opgelost door de coherentie van de buffer. Er zijn drie mogelijkheden voor gegevensuitwisseling:

1. Inclusive. De cache kan gedragen zoals u wilt.
2. Exclusive. Ontwikkeld voor elk specifiek geval.
3. Niet-exclusief. De standaard van brede distributie.

Niveaus van caching

Hun getal is meestal gelijk aan drie of vier. Hoe groter het geheugenniveau, hoe volumerend en langzamer:

1. L1 cache. Het snelste niveau van de cache is de eerste. In feite maakt het deel uit van de processor, omdat het op dezelfde chip ligt en tot de functionele blokken behoort. Het wordt gewoonlijk verdeeld in twee typen: een cache van instructies en gegevens. De meeste moderne processors zonder dit niveau werken niet. Deze cache werkt bij de processor frequentie, zodat elke cyclus er toegang tot kan krijgen.
2. L2 cache. Meestal bevindt het zich samen met de vorige. Het is een herinnering aan apart gebruik. Om de waarde ervan te achterhalen, moet u het gehele volume opgeven voor data caching in het aantal kernen dat in de processor staat.
3. L3 cache. Langzaam, maar de grootste afhankelijke cache. Meestal meer dan 24 MB. Gebruikt om gegevens te synchroniseren die afkomstig zijn van verschillende L2 caches.
4. L4 cache. Het gebruik is alleen gerechtvaardigd voor high performance multiprocessor mainframes en servers. Het wordt geïmplementeerd als een aparte chip. Als u een vraag stelt over wat caching in de Samsung smartphone is en op zoek bent naar dit niveau, dan kan ik zeggen dat de jaren om 5 precies vooruit gaan.

Cache associativiteit

Dit is een fundamenteel kenmerk. De associativiteit van de cache data is nodig om de logische segmentatie in kaart te brengen. Het is op zijn beurt noodzakelijk omdat het opeenvolgende zoeken van alle beschikbare lijnen tientallen cycli neemt en alle voordelen ervan vermindert. Daarom wordt een stevige binding van RAM-cellen aan de cachegegevens gebruikt om de zoektijd te verkorten. Als we de tussenbuffers vergelijken, die hetzelfde volume hebben, maar verschillende associativiteit, dan werkt de ene met de grotere minder snel, maar met significante specifieke efficiëntie.

conclusie

Zoals u kunt zien, worden onder bepaalde voorwaarden cachegeheugen mogelijk, zodat uw computer sneller kan optreden. Maar helaas, er zijn nog een paar aspecten waarover je lang kan werken.