Hva er cached data og caching?

Datamaskinen, dessverre, utfører ikke umiddelbart kommandoene den mottar fra folk. For å øke hastigheten på denne prosessen, brukes en rekke triks, og et ærefullt sted blant dem tilhører caching. Hva er det Hva er de hurtigbufrede dataene? Hvordan skjer denne prosessen faktisk? Hva er de hurtigbufrede dataene i smarttelefonen "Samsung", for eksempel, og de adskiller seg fra noe som er i datamaskinen? La oss få svar på disse spørsmålene.

Hva er en cache?

Dette er navnet på mellombufferen, som gir rask tilgang til informasjon, hvor sannsynligheten er størst. Alle dataene er inneholdt i den. En viktig fordel er at du kan trekke ut all nødvendig informasjon fra hurtigbufferen mye raskere enn fra den opprinnelige lagringen. Men det er en betydelig ulempe - størrelse. Bufret data brukes i nettlesere, harddisker, CPUer, webservere, WINS og DNS-tjenester. Grunnlaget for strukturen er platesett. Hver av dem er knyttet til et bestemt element eller datablokke, som er en kopi av hva som er i hovedminnet. Postene har en identifikator (tag), med hjelp av hvilken korrespondansen er bestemt. La oss se fra et litt annet synspunkt: Hva er de hurtigbufrede dataene i Samsung-telefonen eller en annen produsent? Er de forskjellige fra de som er opprettet i datamaskinen? Fra prinsippet - nei, forskjellen er bare i beløpet.

Prosess for bruk

Når klienten (de var oppført ovenfor) ber om data, er det første som datamaskinen gjør, å undersøke cachen. Hvis det er en nødvendig post i den, så blir den brukt. I disse tilfellene er det en hit. Periodisk kopieres data fra hurtigbufferen til hovedminnet. Men hvis den ønskede posten ikke ble funnet, søkte innholdet i basaregisteret. All informasjonen er overført til hurtigbufferen, slik at den nås raskere. Prosentandelen der forespørslene blir kronet med suksess, kalles nivå eller treffforhold.

Oppdaterer data

Når du bruker, sier en nettleser, blir den lokale cachen skannet for å finne en kopi av siden. Gitt begrensningene i denne typen minne, med en frøken, er det besluttet å kaste bort noe for å frigjøre plass. For å løse det som vil bli erstattet, brukes forskjellige tørkealgoritmer. Forresten, hvis vi snakker om hvilke cachede data som er på Android, så er de i masse vant til å jobbe med bilder og applikasjonsdata.

Skriv policy

Under endringen av innholdet i hurtigbufferen blir dataene også oppdatert i hovedminnet. Tidsforsinkelsen som går mellom inntastingen av informasjon, avhenger av opptakspolicyen. Det er to hovedtyper:

1. Umiddelbar opptak. Hver endring blir synkront inntatt i hovedminnet.
2. Forsinket eller omvendt opptak. Data oppdateres periodisk eller på forespørsel fra klienten. For å spore om en endring ble gjort, bruk et symptom med to tilstander: "skitten" eller endret. I tilfelle en savner kan to anrop rettet til hovedminnet gjøres: den første brukes til å skrive ned data som er endret fra hurtigbufferen, og den andre er å lese det nødvendige elementet.

Det kan også være at informasjonen i mellombufferen blir irrelevant. Dette skjer når du endrer dataene i hovedminnet uten å foreta endringer i hurtigbufferen. For konsistensen av alle redigeringsprosesser brukes koherensprotokoller.

Moderne utfordringer

Med økningen i prosessorernes frekvens og økningen i RAM-ytelsen, oppstod et nytt problematisk sted-det begrensede grensesnittet for dataoverføring. Hva kan en kunnskapsrik person legge merke til? Bufferminnet er veldig nyttig hvis frekvensen i RAM er mindre enn i prosessoren. Mange av dem har egen mellombuffer for å redusere tilgangstiden til RAM, noe som virker langsommere enn registre. I CPUer som støtter virtuell adressering, plasserer de ofte en liten, men veldig rask adressebyttebuffer. Men i andre tilfeller er hurtigbufferen ikke veldig nyttig, og noen ganger oppretter det bare problemer (men dette er vanligvis i datamaskiner som er endret av en ikke-profesjonell). Forresten, når du snakker om hvilke cachede data som er i minnet til en smarttelefon, bør det bemerkes at på grunn av den lille størrelsen på enheten, er det nødvendig å lage nye miniatyr-implementeringer av hurtigbufferen. Nå har noen telefoner fordeler som avanserte datamaskiner for ti år siden - og hvilken forskjell i størrelsen deres!

Synkroniserer data mellom forskjellige buffere

Cachen er nyttig når det er en, men hvordan å holde effektiviteten til denne teknologien, hvis det er mange av dem? Dette problemet løses av kohærensen av bufferen. Det er tre alternativer for datautveksling:

1. Inkluderende. Cachen kan oppføre seg som du vil.
2. Exclusive. Utviklet for hvert enkelt tilfelle.
3. Ikke-eksklusiv. Standarden for bred fordeling.

Nivåer av caching

Deres nummer er vanligvis lik tre eller fire. Jo større minnenivå, jo mer voluminøst og langsommere:

1. L1-cache. Det raskeste nivået av hurtigbufferen er den første. Faktisk er det en del av prosessoren, fordi den ligger på samme chip og tilhører de funksjonelle blokkene. Det er vanligvis delt inn i to typer: en cache av instruksjoner og data. De fleste moderne prosessorer uten dette nivået virker ikke. Denne cachen fungerer ved prosessorfrekvensen, slik at hver syklus kan få tilgang til den.
2. L2 cache. Vanligvis er den plassert sammen med den forrige. Det er et minne om separat bruk. For å finne ut verdien, må du dele hele volumet som er gitt for datakaching i antall kjerner som er i prosessoren.
3. L3 cache. Sakte, men den største avhengige cachen. Vanligvis mer enn 24 MB. Brukes til å synkronisere data som kommer fra forskjellige L2-cacher.
4. L4 cache. Bruken er begrunnet bare for høypresterende multiprocessor mainframes og servere. Det er implementert som en separat chip. Hvis du stiller et spørsmål om hva som er datakaching i en Samsung-smarttelefon og ser etter dette nivået i det - kan jeg si at årene på 5 nettopp gikk utover.

Cache associativitet

Dette er en grunnleggende egenskap. Associativiteten til bufret data er nødvendig for kartlegging av logisk segmentering. Det er i sin tur nødvendig fordi sekvensiell søking av alle tilgjengelige linjer tar dusinvis av sykluser og reduserer alle fordeler med det. Derfor brukes en stiv binding av RAM-celler til hurtigbufferdataene, for å forkorte søketiden. Hvis vi sammenligner mellombufferne, som har det samme volumet, men forskjellig assosiativitet, vil den med den større arbeide mindre raskt, men med betydelig spesifikk effektivitet.

konklusjon

Som du kan se, lagrer bufret data under visse forhold datamaskinen din til å fungere raskere. Men dessverre er det fortsatt ganske mange aspekter som du kan jobbe lenge på.