Ako vyrovnávacia pamäť urýchľuje spracovanie počítača?

Cache, čo je vysokorýchlostné zariadenie na ukladanie údajov, je miesto, kde mikroprocesor ukladá údaje, ktoré používa najčastejšie. Rovnako ako pri stolovaní položíte svoj kuchynský riad na kuchynský stôl, počítač ukladá do vyrovnávacej pamäte údaje, ktoré potrebuje pre konkrétnu aplikáciu. Ak sa objavia nové aplikácie, ktoré si vyžadujú náročné používanie rôznych údajov, mikroprocesor prinesie nové údaje do vyrovnávacej pamäte, aby mohol efektívnejšie vykonávať úlohy, ktoré tieto údaje vyžadujú.

Pamäť počítača je navrhnutá v hierarchii. Každý modul hierarchie je kategorizovaný podľa toho, ako dlho trvá prístup k údajom z konkrétneho typu pamäťového modulu. Prístup mikroprocesoru k údajom z vyrovnávacej pamäte trvá najmenej času. Hlavná pamäť, ktorá je najčastejšie tvorená pamäťovými čipmi DRAM, trvá prístup k údajom dlhšie ako vyrovnávacej pamäti. Flash pamäť postavená na pamäťových čipoch Flash bude trvať ešte dlhšie, zatiaľ čo údaje na diskovej jednotke, často nazývanej virtuálna pamäť, budú trvať najdlhšie zo všetkých.

Hodinová rýchlosť procesora určuje maximálnu rýchlosť, ktorou môžu procesory vykonávať inštrukcie. Pamäťové čipy cache, pretože sú navrhnuté tak, aby doručovali inštrukcie alebo údaje tak rýchlo, ako ich mikroprocesor dokáže využiť, umožňujú mikroprocesorom bežať pri plnej rýchlosti. Ak sú inštrukcie a údaje vo vyrovnávacej pamäti a nie v hlavnej pamäti alebo pamäti diskovej jednotky, procesor môže pracovať pri maximálnej špecifikovanej rýchlosti procesora.

Všetky počítače používajú algoritmy správy pamäte, ktoré ukladajú údaje a pokyny tak, aby k údajom a pokynom, ktoré sa používajú najčastejšie, bolo možné pristupovať najrýchlejším možným spôsobom. Ak má počítač vyrovnávaciu pamäť, mikroprocesor uloží údaje a pokyny, ktoré najčastejšie vyvoláva, do vysokorýchlostnej vyrovnávacej pamäte. Algoritmus vyrovnávacej pamäte mikroprocesora označuje dáta a inštrukcie dátovými bitmi, ktoré používa na určenie, ktoré dáta a inštrukcie sa používajú najčastejšie. Algoritmus vyrovnávacej pamäte tiež prenáša údaje a pokyny z vyrovnávacej pamäte, ktoré sa už viac nepoužívajú na spomalenie rýchlosti hlavnej pamäte.

Veľkosť vysokorýchlostnej vyrovnávacej pamäte je hlavným faktorom pri určovaní toho, o koľko sa zvýši rýchlosť počítača. Pretože môžu uložiť oveľa viac údajov do svojich vysokorýchlostných pamätí, veľmi veľké vyrovnávacie pamäte zlepšujú rýchlosť spracovania počítača oveľa viac ako menšie vyrovnávacie pamäte. Existuje však bod klesajúcich výnosov: V určitom bode väčšia vyrovnávacia pamäť už neponúka zvýšenie rýchlosti spracovania, ktoré vykompenzuje vysokú cenu väčšej vyrovnávacej pamäte.