Hvad er cachelagret data og caching?

Computeren, desværre, udfører ikke de kommandoer, den modtager fra mennesker, straks. For at fremskynde denne proces anvendes en række tricks, og et hæderligt sted blandt dem tilhører caching. Hvad er det? Hvad er de cachelagrede data? Hvordan sker denne proces faktisk? Hvad er de cachelagrede data i smartphone "Samsung", for eksempel, og de adskiller sig fra noget, der er i computeren? Lad os komme til svarene på disse spørgsmål.

Hvad er en cache?

Dette er navnet på mellembufferen, som giver hurtig adgang til information, hvor sandsynligheden er højest. Alle data er indeholdt i den. En vigtig fordel er, at du kan hente alle nødvendige oplysninger fra cachen meget hurtigere end fra det oprindelige lager. Men der er en betydelig ulempe - størrelse. Cachelagrede data bruges i browsere, harddiske, CPU'er, webservere, WINS og DNS-tjenester. Grundlaget for strukturen er recordsæt. Hver af dem er forbundet med et bestemt element eller datablok, som er en kopi af hvad der er i hovedhukommelsen. Posterne har en identifikator (tag), hvorved korrespondancen bestemmes. Lad os se fra et lidt andet synspunkt: Hvad er de cachelagrede data i Samsung-telefonen eller en anden producent? Er de forskellige fra dem, der oprettes i computeren? Fra princippet - nej, forskellen er kun i beløbet.

Anvendelsesproces

Når klienten (de var nævnt ovenfor) anmoder om data, er det første, som computeren gør, at undersøge cachen. Hvis der er en nødvendig post i den, så bruges den. I disse tilfælde er der et hit. Periodisk kopieres data fra cachen til hovedhukommelsen. Men hvis den ønskede rekord ikke blev fundet, søges indholdet i basisarkivet. Alle de indsamlede oplysninger overføres til cachen, så den hurtigere kan nås. Den procentdel, hvor anmodningerne er kronet med succes, kaldes niveauet eller hitforholdet.

Opdatering af data

Når du bruger, siger en webbrowser, scannes den lokale cache for at finde en kopi af siden. I betragtning af begrænsningerne af denne type hukommelse, med en miss, er det besluttet at afskaffe nogle oplysninger for at frigøre plads. For at løse, hvad der nøjagtigt vil blive udskiftet, anvendes forskellige sletningsalgoritmer. Forresten, hvis vi taler om, hvad cachelagrede data er på Android, så er de i masse vant til at arbejde med billeder og applikationsdata.

Skriv politik

Under ændringen af indholdet af cachen opdateres dataene også i hovedhukommelsen. Den tidsforsinkelse, der går mellem indtastningen af oplysninger afhænger af optagelsespolitikken. Der er to hovedtyper:

1. Øjeblikkelig optagelse. Hver ændring indtastes synkront i hovedhukommelsen.
2. Forsinket eller omvendt optagelse. Data opdateres periodisk eller efter anmodning fra kunden. For at spore om en ændring blev foretaget, brug et symptom med to tilstande: "snavset" eller ændret. I tilfælde af en miss kan to opkald rettet til hovedhukommelsen foretages: Den første bruges til at skrive ned data, der er blevet ændret fra cachen, og den anden er at læse det ønskede emne.

Det kan også være, at informationen i mellembufferen bliver irrelevant. Dette sker, når du ændrer dataene i hovedhukommelsen uden at foretage nogen justeringer af cachen. For sammenhængen i alle redigeringsprocesser anvendes koherensprotokoller.

Moderne udfordringer

Med stigningen i processorernes frekvens og stigningen i RAM-udførelsen viste et nyt problematisk sted - den begrænsede grænseflade af dataoverførsel. Hvad kan en vidende person bemærke? Cacheminnet er meget nyttigt, hvis frekvensen i RAM'en er mindre end i processoren. Mange af dem har deres egen mellembuffer for at reducere adgangstiden til RAM, hvilket virker langsommere end registre. I CPU'er, der understøtter virtuel adressering, placerer de ofte en lille, men meget hurtig adressebuffer. Men i andre tilfælde er cachen ikke særlig nyttig, og nogle gange opstår der kun problemer (men det er normalt i computere, der er blevet ændret af en ikke-professionel). Når man taler om, hvilke cachelagrede data der er i minde om en smartphone, skal det bemærkes, at på grund af enhedens lille størrelse er det nødvendigt at oprette nye miniature-implementeringer af cachen. Nu har nogle telefoner parametre som avancerede computere for ti år siden - og hvad en forskel i deres størrelse!

Synkroniser data mellem forskellige buffere

Cachen er nyttig, når der er en, men hvordan man holder effektiviteten af denne teknologi, hvis der er mange af dem? Dette problem løses af bufferens sammenhæng. Der er tre muligheder for dataudveksling:

1. Inklusiv. Cachen kan opføre sig som du vil.
2. Eksklusiv. Udviklet til hver enkelt sag.
3. Ikke-eksklusiv. Standarden for bred fordeling.

Niveauer af caching

Deres tal er normalt lig med tre eller fire. Jo større hukommelsesniveau, jo mere voluminøst og langsommere:

1. L1 cache. Det hurtigste niveau af cachen er den første. Faktisk er det en del af processoren, fordi den er placeret på samme chip og tilhører de funktionelle blokke. Det er normalt opdelt i to typer: en cache af instruktioner og data. De fleste moderne processorer uden dette niveau virker ikke. Denne cache fungerer ved processorfrekvensen, så hver cyklus kan få adgang til den.
2. L2 cache. Normalt er den placeret sammen med den forrige. Det er en hukommelse om separat brug. For at finde ud af dens værdi skal du dele hele volumenet til data caching i antallet af kerner, der er i processoren.
3. L3 cache. Langsom, men den største afhængige cache. Normalt mere end 24 MB. Bruges til at synkronisere data, der kommer fra forskellige L2 caches.
4. L4 cache. Brugen er kun berettiget til high performance multiprocessor mainframes og servere. Det implementeres som en separat chip. Hvis du stiller et spørgsmål om, hvilken data caching er i Samsung smartphone og kigge efter det på dette niveau - kan jeg sige at årene på 5 præcist gik videre.

Cache associativitet

Dette er en grundlæggende karakteristik. Associeringen af cachelagrede data er nødvendig for at kortlægge logisk segmentering. Det er igen nødvendigt, fordi den sekventielle søgning af alle ledige linjer tager dusinvis af cyklusser og reducerer alle fordele ved den. Derfor anvendes en stiv binding af RAM-celler til cacherdataene for at forkorte søgetiden. Hvis vi sammenligner mellembufferne, som har samme volumen, men forskellig associativitet, vil den med den større arbejde mindre hurtigt, men med betydelig specifik effektivitet.

konklusion

Som du kan se, giver cachelagrede data under visse forhold din computer mulighed for at handle hurtigere. Men desværre er der stadig et par aspekter, som du kan arbejde i lang tid.