როგორ აჩქარებს მეხსიერების ქეში კომპიუტერის დამუშავებას?

ქეში, რომელიც წარმოადგენს მონაცემთა შენახვის მაღალსიჩქარიან მოწყობილობას, არის ადგილი, სადაც მიკროპროცესორი ინახავს იმ მონაცემებს, რომლებსაც ის ყველაზე ხშირად იყენებს. ისევე, როგორც თქვენ აყენებთ თქვენს სამზარეულოს ჭურჭელს სამზარეულოს მაგიდაზე სადილის დროს, კომპიუტერი ათავსებს იმ მონაცემებს, რომლებიც მას კონკრეტული აპლიკაციისთვის უნდა გამოიყენოს თავის ქეშში. თუ ახალი აპლიკაცია წარმოიქმნება, რომელიც მოითხოვს სხვადასხვა მონაცემების მძიმე გამოყენებას, მიკროპროცესორი შეიტანს ახალ მონაცემებს ქეში მეხსიერებაში, რათა უფრო ეფექტურად შეასრულოს ის ამოცანები, რომლებიც ამ მონაცემებს მოითხოვს.

კომპიუტერული მეხსიერება შექმნილია იერარქიაში. იერარქიის თითოეული მოდული კატეგორიზებულია იმის მიხედვით, თუ რამდენი დრო სჭირდება მეხსიერების კონკრეტული ტიპის მონაცემებზე წვდომას. მიკროპროცესორს მინიმალური დრო სჭირდება ქეში მეხსიერებიდან მონაცემებზე წვდომისთვის. მთავარ მეხსიერებას, რომელიც ყველაზე ხშირად აშენებულია DRAM მეხსიერების ჩიპებით, უფრო მეტი დრო სჭირდება მონაცემებზე წვდომას, ვიდრე ქეშ მეხსიერებას. Flash მეხსიერების ჩიპებით აგებული ფლეშ მეხსიერება კიდევ უფრო მეტ დროს მიიღებს, ხოლო დისკის დისკზე, რომელსაც ხშირად ვირტუალურ მეხსიერებას უწოდებენ, ყველაზე დიდი დრო დასჭირდება.

პროცესორის საათის სიჩქარე განსაზღვრავს მაქსიმალურ სიჩქარეს, რომლითაც პროცესორებს შეუძლიათ ინსტრუქციების შესრულება. ქეში მეხსიერების ჩიპები, რადგან ისინი შექმნილია ინსტრუქციების ან მონაცემების მიწოდებისთვის ისე სწრაფად, რამდენადაც მიკროპროცესორს შეუძლია მათი გამოყენება, საშუალებას აძლევს მიკროპროცესორებს იმუშაონ სრული სიჩქარით. თუ ინსტრუქციები და მონაცემები ქეშშია და არა მთავარ მეხსიერებაში ან დისკის მეხსიერებაში, პროცესორს შეუძლია იმუშაოს მისი მაქსიმალური განსაზღვრული პროცესორის საათის სიჩქარით.

ყველა კომპიუტერი იყენებს მეხსიერების მართვის ალგორითმებს, რომლებიც ინახავს მონაცემებს და ინსტრუქციებს ისე, რომ ყველაზე ხშირად გამოყენებული მონაცემები და ინსტრუქციები ხელმისაწვდომი იყოს უსწრაფესი გზით. თუ კომპიუტერს აქვს ქეში მეხსიერება, მიკროპროცესორი განათავსებს მონაცემებსა და ინსტრუქციებს, რომლებსაც ის ყველაზე ხშირად იყენებს მაღალსიჩქარიან ქეში მეხსიერებაში. მიკროპროცესორის მეხსიერების ქეშის ალგორითმი აწერს მონაცემებს და ინსტრუქციებს მონაცემთა ბიტებით, რომლებსაც ის იყენებს იმის დასადგენად, თუ რომელი მონაცემები და ინსტრუქციები გამოიყენება ყველაზე ხშირად. ქეშის ალგორითმი ასევე გადასცემს მონაცემებს და ინსტრუქციებს ქეშიდან, რომლებიც აღარ გამოიყენება ძირითადი მეხსიერების შენელებისთვის.

მაღალსიჩქარიანი ქეში მეხსიერების ზომა არის მთავარი ფაქტორი იმის განსაზღვრაში, თუ რამდენად გაიზრდება კომპიუტერის სიჩქარე. იმის გამო, რომ მათ შეუძლიათ შეინახონ ბევრად მეტი მონაცემები თავიანთ მაღალსიჩქარიან მეხსიერებაში, ძალიან დიდი ქეში აუმჯობესებს კომპიუტერის დამუშავების სიჩქარეს ბევრად უფრო, ვიდრე პატარა ქეში. თუმცა, არსებობს შემოსავლის შემცირების წერტილი: რაღაც მომენტში, უფრო დიდი ქეში აღარ გვთავაზობს დამუშავების სიჩქარეს, რაც ანაზღაურებს უფრო დიდი ქეში მეხსიერების მაღალ ფასს.