Какво представляват кешираните данни и кеширането?

Компютърът, уви, не изпълнява незабавно командите, които получава от хората. За да се ускори този процес, се използват редица трикове и честно място сред тях е кеширането. Какво е това? Какви са кешираните данни? Как действително се случва този процес? Какви са кешираните данни например в смартфона на Samsung и те се различават от нещо, което е в компютъра? Да вземем отговорите на тези въпроси.

Какво представлява кеша?

Това е името на междинния буфер, който осигурява бърз достъп до информация, чиято вероятност е най-висока. Всички данни се съдържат в него. Важно предимство е, че можете да извлечете цялата необходима информация от кеша много по-бързо, отколкото от оригиналното хранилище. Но има значителен недостатък - размер. Кешираните данни се използват в браузъри, твърди дискове, CPU, уеб сървъри, WINS и DNS услуги. Основата на структурата са записи. Всеки от тях е свързан с определен елемент или блок данни, който е копие на това, което е в основната памет. Записите имат идентификатор (маркер), с помощта на който се определя кореспонденцията. Нека да разгледаме малко по-различна гледна точка: какви са кешираните данни в телефона на Samsung или друг производител? Дали те се различават от тези, които се създават в компютъра? От принципна гледна точка - не, разликата е само в размера.

Процес на употреба

Когато клиентът (те са изброени по-горе) иска данни, първото нещо, което компютърът прави, е да изследва кеша. Ако в него има необходимия запис, то се използва. В тези случаи се появява хит. Периодично данните от кеша се копират в главната памет. Но ако желаният запис не е намерен, тогава се търси в съдържанието в базовото хранилище. Цялата информация се прехвърля в кеш паметта, така че да може да бъде достъпна по-бързо. Процентът, при който заявките се увенчават с успех, се нарича ниво или ниво на успех.

Актуализиране на данните

Когато използвате, да речем, уеб браузър, се проверява локален кеш за намиране на копие на страницата. Предвид ограниченията на това вид памет, При липса на такова решение се взема решение да се изхвърли някаква информация, за да се освободи място. За да се реши какво точно ще бъде заменено, се използват различни алгоритми за изтриване. Между другото, ако говорим за това, какви кеширани данни са за Android, тогава в маса те се използват за работа с картини и данни от приложенията.

Напиши политика

По време на модифицирането на съдържанието на кеша данните се актуализират и в главната памет. Времето, което настъпва между въвеждането на информация, зависи от правилата за запис. Има два основни типа:

1. Незабавен запис. Всяка промяна се съхранява синхронизирано в главната памет.
2. Отложено или обратно заснемане. Актуализирането на данните се извършва периодично или при поискване от клиента. За да проследите дали е направена промяна, използвайте симптом с две състояния: "мръсна" или променена. В случай на пропуск могат да се направят две повиквания, насочени към главната памет: първата се използва за запис на данни, които са променени от кеш паметта, а втората е да прочетете необходимия елемент.

Възможно е също така информацията в междинния буфер да стане без значение. Това се случва, когато промените данните в главната памет, без да правите никакви корекции в кеша. За съгласуваността на всички процеси на редактиране се използват протоколи за съгласуваност.

Съвременни предизвикателства

С увеличаването на честотата на процесорите и увеличаването на производителността на RAM се появи ново проблемно място: интерфейсът предаване на данни. Какво може да забележи човек, който знае? Кеш паметта е много полезна, ако честотата в RAM е по-малка, отколкото в процесора. Много от тях имат собствен междинен буфер, за да намалят времето за достъп до RAM, което е по-бавно от регистрите. В процесорите, които поддържат виртуално адресиране, те често поставят малък, но много бърз буфер за преобразуване на адреси. Но в други случаи, кешът не е много полезен и понякога създава само проблеми (но това обикновено е в компютри, които са били променени от лаик). Между другото, когато говорим за това какви кеширани данни има в паметта на смартфон, трябва да се отбележи, че поради малкия размер на устройството е необходимо да се създадат нови миниатюрни реализации на кеша. Сега някои телефони имат параметри като тези на модерните компютри преди десет години - и каква разлика в техния размер!

Синхронизиране на данни между различни буфери

Кешът е полезен, когато има такъв, но как да се запази ефективността на тази технология, ако има много? Този проблем се решава от съгласуваността на буфера. Има три възможности за обмен на данни:

1. Inclusive. Кешът може да се държи както искате.
2. Exclusive. Разработен за всеки конкретен случай.
3. Неизключително. Стандартът на широко разпространение.

Нива на кеширането

Техният брой обикновено е равен на три или четири. Колкото по-голямо е нивото на паметта, толкова повече звук и по-бавно:

1. L1 кеш. Най-бързото ниво на кеша е първото. Всъщност тя е част от процесора, защото се намира на един и същ чип и принадлежи към функционалните блокове. Тя обикновено се разделя на два вида: кеш инструкции и данни. Повечето съвременни процесори без това ниво не работят. Този кеш работи на честотата на процесора, така че всеки цикъл има достъп до него.
2. L2 кеш. Обикновено тя се намира заедно с предишната. Това е спомен за отделната употреба. За да разберете стойността му, е необходимо да разпределите целия обем, определен за кеширане на данни, по броя на сърцевините, които се намират в процесора.
3. L3 кеш. Бавно, но най-големият зависим кеш. Обикновено повече от 24 МБ. Използва се за синхронизиране на данни, идващи от различни L2 кешове.
4. L4 кеш. Използването е оправдано само за високопроизводителни мултипроцесорни мейнфрейми и сървъри. Тя се изпълнява като отделна микросхема. Ако зададете въпрос за това какво е кеширането на данни в смартфон на Samsung и потърсете това ниво в него, мога да кажа, че за 5 години просто побързахте.

Асоциативност на кеша

Това е фундаментална характеристика. Асоциативността на кешираните данни е необходима за картографиране на логическата сегментация. Това от своя страна е необходимо, защото последователното търсене на всички налични линии отнема десетки цикли и намалява всички предимства за него. Поради това се използва твърдо свързване на RAM клетки към кеш данните, за да се съкрати времето за търсене. Ако сравним междинните буфери, които имат един и същ обем, но различна асоциативност, тогава тази с по-голямата, ще работи по-бързо, но със значителна специфична ефективност.

заключение

Както можете да видите, кешираните данни при определени условия позволяват на компютъра ви да действа по-бързо. Но, уви, все още има доста аспекти, по които можете да работите дълго време.