Если вы технический энтузиаст, вы, возможно, слышали о кеше и о том, как он работает с оперативной памятью в вашей системе, чтобы сделать ее быстрее. Но задумывались ли вы когда-нибудь, что такое кэш и чем он отличается от оперативной памяти?
Что ж, если у вас есть, то вы находитесь в правильном месте, потому что мы рассмотрим все, что отличает их и чем они отличаются. Проверять Сколько оперативной памяти нужно смартфону?
Узнайте о системах памяти на компьютере
Прежде чем мы начнем сравнивать оперативную память с кешем, важно понять, как устроена система памяти на компьютере.
Как видите, и оперативная память, и кэш-память являются энергозависимыми системами хранения данных. Это означает, что они могут кэшировать данные и работать только тогда, когда на них подается питание. Поэтому при выключении компьютера все данные, хранящиеся в оперативной памяти и кэше, удаляются.
По этой причине любой компьютер имеет два разных типа систем хранения — первичную и вторичную память. Жесткие диски — это дополнительная память в вашей компьютерной системе, где вы сохраняете свои файлы, и они способны хранить данные при отключении питания. С другой стороны, системы ядра памяти предоставляют данные процессору, когда он работает.
Но почему на компьютере есть система памяти, которая не может хранить данные, когда она выключена? Что ж, есть важная причина, по которой первичные системы хранения необходимы для компьютера.
Как видите, хотя первичная память в вашей системе не способна хранить данные при отсутствии питания, она намного быстрее по сравнению с вторичными системами хранения. С точки зрения чисел, вторичные системы хранения, такие как твердотельные накопители, имеют время доступа 50 микросекунд.
Напротив, системы первичной памяти, такие как ОЗУ, могут передавать данные в ЦП каждые 17 наносекунд. Таким образом, первичные системы памяти примерно в 3000 раз быстрее по сравнению с вторичными системами хранения.
Из-за этой разницы в скоростях компьютерные системы имеют иерархию памяти, которая позволяет доставлять данные в ЦП с головокружительной скоростью и плавностью.
Вот как данные перемещаются по системам памяти современного компьютера.
- Диски хранения (вторичная память): Это устройство может хранить данные постоянно, но не так быстро, как ЦП. В результате ЦП не может получить доступ к данным напрямую из вторичной системы хранения.
- БАРАНЭта система хранения работает быстрее, чем вторичная система хранения, но она не может хранить данные постоянно. Таким образом, когда вы открываете файл в своей системе, он перемещается с жесткого диска в оперативную память. Однако даже оперативная память недостаточно быстра, чтобы соответствовать процессору.
- кэш (основная память)Чтобы решить эту проблему, в ЦП встроен особый тип начальной памяти, известный как кэш-память, который является самой быстрой системой памяти на компьютере. Система памяти разделена на три части, а именно кэш-память L1, L2 и L3. Поэтому любые данные, которые должны быть обработаны процессором, попадают с жесткого диска в оперативную память, а затем в кэш. Однако ЦП не может получить доступ к данным напрямую из кэша.
- Регистры процессора (основная память): Небольшой размер регистра на компьютере, зависящий от архитектуры процессора. Эти регистры могут содержать 32 или 64 бита данных. Как только данные поступают в эти регистры, ЦП может получить к ним доступ и выполнить поставленную задачу.
Понимание оперативной памяти и того, как она работает
Как мы объясняли ранее, оперативная память на устройстве отвечает за хранение данных и их передачу в ЦП и приложения на компьютере. Для хранения этих данных в оперативной памяти используется ячейка динамической памяти (DRAM).
Эта ячейка построена с использованием конденсатора и транзистора. Конденсатор используется в этом устройстве для накопления заряда в зависимости от состояния заряда конденсатора; Ячейка памяти может содержать значение 1 или 0.
Говорят, что если конденсатор полностью заряжен, он сохраняет значение 1. С другой стороны, когда он разряжен, считается, что он сохраняет значение 0. Хотя ячейка DRAM способна хранить заряды, такая конструкция памяти со своими недостатками.
Видите ли, поскольку ОЗУ использует конденсаторы для хранения заряда, она имеет тенденцию терять хранящийся в ней заряд. В результате вы можете потерять данные, хранящиеся в оперативной памяти. Чтобы решить эту проблему, заряд, хранящийся в конденсаторах, обновляется с помощью усилителей датчиков, что предотвращает потерю хранимой информации в оперативной памяти.
Хотя обновление заряда позволяет ОЗУ сохранять данные при включении компьютера, оно вызывает задержку системы, поскольку ОЗУ не может перемещать данные в ЦП при обновлении, что замедляет работу системы.
Кроме того, оперативная память подключается к материнской плате, которая, в свою очередь, подключается к процессору с помощью сокетов. Таким образом, между оперативной памятью и ЦП большое расстояние, что увеличивает время доставки данных в ЦП.
По вышеуказанным причинам оперативная память поставляет данные в ЦП только каждые 17 наносекунд. На этой скорости ЦП не может достичь максимальной производительности. Это связано с тем, что ему необходимо передавать данные каждую четверть наносекунды, чтобы обеспечить наилучшую производительность при работе на частоте турбонаддува 4 ГГц.
Чтобы решить эту проблему, у нас есть кеш, еще одна система кеширования, которая работает намного быстрее, чем оперативная память.
Понимание кеша
Теперь, когда мы знаем предупреждения, связанные с оперативной памятью, мы можем взглянуть на кеш и решить, как решить проблему, связанную с оперативной памятью.
Во-первых, кэша нет на материнской плате. Вместо этого он размещается на самом процессоре. В результате данные хранятся ближе к центральному процессору, что позволяет ему быстрее получать доступ к данным.
Кроме того, кэш не хранит данные для всех приложений, запущенных в вашей системе. Вместо этого он содержит только те данные, которые часто запрашиваются ЦП. Из-за этих различий кэш может отправлять данные в ЦП с головокружительной скоростью.
Более того, по сравнению с оперативной памятью, кеш использует постоянные ячейки (SRAM) для хранения данных. По сравнению с динамическими ячейками, статическая память не нуждается в обновлении, поскольку в ней не используются конденсаторы для хранения зарядов.
Вместо этого для хранения информации используется массив из 6 транзисторов. Поскольку используются транзисторы, стабильная ячейка не теряет заряд с течением времени, что позволяет кэш-памяти поставлять данные в ЦП на гораздо более высоких скоростях.
Однако у кэш-памяти есть и недостатки. Во-первых, она намного дороже по сравнению с оперативной памятью. Кроме того, ячейка статической памяти намного больше по сравнению с DRAM, поскольку для хранения одного бита информации используется массив из 6 транзисторов. Это намного больше, чем конструкция с одним конденсатором ячейки DRAM.
В результате плотность SRAM намного ниже, и одиночная SRAM с таким большим объемом памяти не может быть размещена на кристалле ЦП. Поэтому для решения этой проблемы кэш делится на три категории, то есть кэш L1, L2 и L3, которые размещаются внутри и снаружи ЦП. Проверять Сравнение AMD и Intel: какой игровой процессор лучший?
Сравнение оперативной памяти и кэша
Теперь, когда у нас есть общее представление об ОЗУ и кэш-памяти, мы можем посмотреть, как они соотносятся друг с другом.
баран
- Данные сохраняются для всех приложений, работающих в системе.
- Из-за высокой плотности памяти ОЗУ может поставляться в упаковках, которые могут хранить от 2 ГБ данных до 64 ГБ.
- ОЗУ дешевле в производстве из-за конструкции с одним транзистором / конденсатором.
- Оперативная память подключена к материнской плате и находится дальше от процессора.
- ОЗУ медленнее.
тайник
- Он хранит часто используемые данные и инструкции, требуемые ЦП.
- Из-за низкой плотности памяти кэш хранит данные в диапазоне килобайт или мегабайт.
- Кэш дорог в производстве из-за его 6-транзисторной конструкции.
- Оперативная память подключена к материнской плате и находится дальше от процессора.
- Кэшировать быстрее.
Проверять Сравнение DDR4 и DDR5: в чем разница и стоит ли обновляться?
Кэш намного быстрее, чем оперативная память
И ОЗУ, и кэш-память являются энергозависимыми системами памяти, но обе выполняют разные задачи. Оперативная память, с другой стороны, хранит приложения, работающие в вашей системе, а кеш увеличивает объем оперативной памяти, сохраняя часто используемые данные рядом с ЦП, что повышает производительность.
Итак, если вы ищете систему с высокой производительностью, обязательно обратите внимание на оперативную память и кэш-память, которые поставляются с ней. Идеальный баланс между двумя системами памяти необходим для получения максимальной отдачи от вашего компьютера. Вы можете просмотреть сейчас Как увеличить виртуальную память в Windows 11.
