Что такое кэш память компьютера

Кэш-память процессора

Кэш-память играет важную роль. Без нее от высокой тактовой частоты процессора не было бы никакого проку. Кэш позволяет использовать в компьютере любую, даже самую «медленную» оперативную память, без ощутимого ущерба для его производительности.

О том, что такое кэш-память процессора, как она работает и какое влияние оказывает на быстродействие компьютера, читатель узнает из этой статьи.

Содержание статьи

Зачем нужна кэш память

В компьютере используется несколько типов памяти. Всем известны HDD/SSD для долгосрочного хранения информации и ОЗУ (RAM), которая при потере питания сбрасывает всё содержимое. Важное различие между ними — это скорость доступа к данным.

Для общего понимания следует знать, что программы состоят из набора команд. При запуске, они копируются с жесткого диска в оперативную память, а процессору указывается адрес ячейки, где находится стартовая команда. Выполнив её, результат записывается опять в оперативную память. Именно так всё работает, если отбросить важную деталь.

как работает процессор

Процессоры давно способны выполнять такое количество команд в секунду, что их доставка из ОЗУ тормозит ход работы. Чтобы минимизировать эти задержки, задействуется сверхбыстрая кэш память и специальный контроллер внутри самого процессора. Контроллер по сложным алгоритмам предугадывает, какие данные в ближайшее время могут понадобиться и копирует их в кэш. Но на этом всё не заканчивается. Поступившие данные распределяются по уровням.

Кэш жесткого диска

В жестких дисках присутствует специализированная оперативная память, выступающая в качестве промежуточного звена для хранения информации. Она предназначена для краткосрочного хранения данных, считанных с носителя, но не поступивших на обработку. Необходимость использования кэша обусловлена разницей в скорости между различными компьютерными компонентами. Сегодня популярны модели дисков с объемом кэша от 32 до 64 Мб.

Кэш жесткого диска

Кэш графического ускорителя

Единственный тип, к которому пока не слишком близко подобрались маркетологи. Впрочем, у топовых видеокарт и так масса характеристик, которые позволяют накинуть пару тысяч к ценнику.

Еще этот тип называют видеопамятью. Как правило, в современных графических ускорителях используется особый тип ОЗУ — GDDR5. В среднем, ее объем — от 1 до 6 Гб. Такой размер обусловлен тем, что графические файлы, как правило, «тяжелые» — все эти модельки персонажей, техники, локации, текстуры и тому подобное.

Частый «развод» неопытного пользователя заключается в акцентировании внимания на объеме видеопамяти — например, если установлено 4 Гб, то это уже крутая видяха.

Меж тем сегодня можно найти девайсы из бюджетного сегмента, у которых 4 Гб GDDR на борту. Сложно назвать их мощными или производительными. Обращать внимание, в первую очередь, следует не на объем видеопамяти, а на ее частоту и частоту графического процессора.Как это работает? Чтобы не отрендеривать каждый раз повторно одни и те же объекты, они хранятся в памяти видеокарты. Например, сам персонаж (а в шутерах от первого лица достаточно одного ствола) и локация, где он находится.

А вот уже толпы злодеев, которые атакуют отважного героя, как правило, отрисовываются при их появлении «на сцене». Впрочем, одинаковые модельки можно также хранить в кэше и запускать воспроизведение каждый раз, когда противник появляется на локации.

Это уже зависит от того, насколько хорошо код оптимизировали разработчики — бывает, что игра с неплохой графикой «летает» на среднем по мощности компе. А бывает и наоборот — ничем не примечательная проходная поделка жутко лагает при любых изменениях ситуации на экране.

Естественно, объем видеопамяти и ее частота влияют на стоимость графического ускорителя. Для лучшего понимания темы советую ознакомиться со статьей «Из чего состоит видеокарта для компьютера».

Вот собственно, и все на сегодня. Если у вас появились дополнительные вопросы — не стесняйтесь и задавайте их в комментариях. Буду признателен всем, кто поделится этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

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.

Что такое кэш-память и её структура

Кэш-память – это сверхбыстрая память используемая процессором, для временного хранения данных, которые наиболее часто используются. Вот так, вкратце, можно описать данный тип памяти.

Кэш-память построена на триггерах, которые, в свою очередь, состоят из транзисторов. Группа транзисторов занимает гораздо больше места, нежели те же самые конденсаторы, из которых состоит оперативная память . Это тянет за собой множество трудностей в производстве, а также ограничения в объёмах. Именно поэтому кэш память является очень дорогой памятью, при этом обладая ничтожными объёмами. Но из такой структуры, вытекает главное преимущество такой памяти – скорость. Так как триггеры не нуждаются в регенерации, а время задержки вентиля, на которых они собраны, невелико, то время переключения триггера из одного состояния в другое происходит очень быстро. Это и позволяет кэш-памяти работать на таких же частотах, что и современные процессоры.

Также, немаловажным фактором является размещение кэш-памяти. Размещена она, на самом кристалле процессора, что значительно уменьшает время доступа к ней. Ранее, кэш память некоторых уровней, размещалась за пределами кристалла процессора, на специальной микросхеме SRAM где-то на просторах материнской платы. Сейчас же, практически у всех процессоров, кэш-память размещена на кристалле процессора.

Кто и когда придумал термин?

Слово «кэш», означающий буферную память в мире компьютеров, стало использоваться с 1968 года. Предложил его редактор Лайл Джонсон, когда работал над статьёй в журнал «IBM Systems Juornal» на тему улучшения качества памяти 85 модели компьютера IBM System/360, чтобы заменить сложное словосочетание «высокоскоростной буфер».