Что такое кэш память компьютера, программы, жесткого диска

Что такое кэш память компьютера? Первое что сделаем это определимся с понятием, кэш память (cache) – это способ совместного функционирования двух типов запоминающих устройств, который позволяет ускорить доступ за счет динамического копирования часто используемой информации из “медленного” в “быстрое” запоминающее устройство (ЗУ).

Свойство кэш памяти – это прежде всего прозрачность для программ и пользователей. Другими словами функционирование кэш происходит незаметно для программ.

кэш памятью или кэшем, также часто называют одно из устройств – “быстрое” ЗУ. Оно дороже и быстрее.

Принцип действия и как работает кэш память.

Принцип действия кэш памяти

Рис.1. Принцип действия кэш – памяти.

Как видно из рисунка запись в кэш выполняется при чтении, в том случае, если эти данные в кэш отсутствуют. Если же в кэш данные есть, то обращение к основной памяти не происходит и в этом случае они считываются из кэш памяти

Содержание кэш-памяти представляет собой совокупность записей обо всех данных из основной памяти (ОП), загруженных в нее

содержание кэш памяти

Рис.2 Содержание кэш памяти.

Время доступа пропорционально вероятности попадания в кэш память, которая составляет не менее 90%. Чем объясняется такая высокая степень попадания.

Объективные свойства данных, объясняющие высокую вероятность кэш-попадания

Высокая степень попадания в кэш память объясняется некоторыми объективными свойствами компьютерных данных. К таким свойствам относятся:

Временная локальность

Если произошло обращение по некоторому адресу, то следующее обращение с большой вероятностью произойдет в ближайшее время

Пространственная локальность

Если произошло обращение по некоторому адресу, то с высокой степенью вероятности в ближайшее время произойдет обращение к соседним адресам

Временная локальность позволяет надеяться, что имеет смысл копировать данные в кэш память, т.к. вскоре вероятно все равно к ним будет обращение.

Свойство пространственной локальности делает целесообразным копировать в кэш память не одну единицу данных, а целый блок данных.

Алгоритм действия кэш-памяти

Алгоритм действия кэш памяти в операционной системе
Алгоритм действия кэш памяти в операционной системе

Рис.3 Алгоритм действия кэш памяти.

Проблема согласования данных

Две копии данных: в памяти и кэше порождает проблему согласования. Т.е. версии данных в памяти и КЭШе в конечном итоге должны совпадать.

Применяется два подхода при записи:

  • Сквозная запись (write through) – если данные находятся в кэше, то запись производится и в кэш и в память(анимация)
  • Обратная запись (write back) — если данные находятся в кэше, то запись производится только в кэш и устанавливается признак модификации (в кэш)(анимация)

Остались вопросы? Хотите объяснения? Задайте ваш вопрос в комментариях!

Пожалуйста оцените качество материала

Помогая проекту BEST-EXAM, вы делаете образование более доступным для каждого человека, внесите и вы свой вклад -
поделитесь этой статьей в социальных сетях!

Читайте также:

стрелка вверх best-exam