ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة مدمجة في المعالج يتم فيها كتابة البيانات (الأوامر) الأكثر استخدامًا. كبشمما يسرع العمل بشكل ملحوظ.

حجم ذاكرة التخزين المؤقت L1 (من 8 إلى 128 كيلو بايت)
حجم ذاكرة التخزين المؤقت المستوى 1.
ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول عبارة عن كتلة من الذاكرة عالية السرعة تقع مباشرة في قلب المعالج.
يتم نسخ البيانات المستخرجة من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إليها.

توفير الأوامر الرئيسيةيسمح لك بزيادة أداء المعالج بسبب زيادة سرعة معالجة البيانات (المعالجة من ذاكرة التخزين المؤقت أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي).

سعة ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول صغيرة وتبلغ كيلو بايت.
عادةً ما تحتوي نماذج المعالجات "الأقدم" على ذاكرة تخزين مؤقت L1 أكبر.
بالنسبة للنماذج متعددة النواة، تتم الإشارة إلى مقدار ذاكرة التخزين المؤقت L1 لنواة واحدة.

حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 (من 128 إلى 12288 كيلو بايت)
حجم ذاكرة التخزين المؤقت المستوى 2
ذاكرة التخزين المؤقت L2 عبارة عن كتلة من الذاكرة عالية السرعة تؤدي نفس الوظائف التي تؤديها ذاكرة التخزين المؤقت L1 (راجع "سعة ذاكرة التخزين المؤقت L1")، ولكنها تحتوي على المزيد سرعة منخفضةوحجم أكبر.

إذا اخترت معالجًا للمهام كثيفة الاستخدام للموارد، فسيكون النموذج الذي يحتوي على ذاكرة تخزين مؤقت L2 كبيرة هو الأفضل.
بالنسبة للمعالجات متعددة النواة، تتم الإشارة إلى إجمالي حجم ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني.

حجم ذاكرة التخزين المؤقت L3 (من 0 إلى 16384 كيلو بايت)
حجم ذاكرة التخزين المؤقت المستوى 3
تشكل ذاكرة التخزين المؤقت L3 المدمجة مع ناقل النظام السريع قناة تبادل بيانات عالية السرعة مع ذاكرة النظام.

كقاعدة عامة، فقط وحدات المعالجة المركزية لحلول الخادم أو الإصدارات الخاصة من معالجات "سطح المكتب" هي المزودة بذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثالث.

على سبيل المثال، تحتوي خطوط المعالجات مثل Intel Pentium 4 Extreme Edition وXeon DP وItanium 2 وXeon MP وغيرها على ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الثالث.

Twin BiCS FLASH - تقنية ذاكرة فلاش ثلاثية الأبعاد جديدة

11 ديسمبر 2019 في الاجتماع الدولي بشأن الأجهزة الإلكترونية(IEDM) أعلنت شركة IEEE TOKYO-Kioxia Corporation عن تقنية ذاكرة فلاش ثلاثية الأبعاد - Twin BiCS FLASH.

سائق AMD برامج راديونإصدار الأدرينالين 2020 12.19.2 WHQL (مضاف)

في 10 ديسمبر، قدمت AMD برنامج التشغيل الضخم Radeon Software Adrenalin 2020 Edition 19.12.2 WHQL.

تراكمي تحديث ويندوز 10 1909 KB4530684

في 10 ديسمبر 2019، أصدرت Microsoft التحديث التراكمي KB4530684 (النسخة 18363.535) لتحديث نوفمبر 2019 لنظام التشغيل Windows 10 (الإصدار 1909) استنادًا إلى x86 وx64 (amd64) وARM64 و خادم ويندوز 2019 (1909) للأنظمة المعتمدة على معالجات x64.

NVIDIA Game Ready GeForce 441.66 WHQL سائق

سائق نفيديا غيفورسييتضمن Game Ready 441.66 WHQL دعمًا للعبتي MechWarrior 5: Mercenaries وDetroit: Become Human، كما يضيف دعم G-SYNC لشاشات MSI MAG251RX وViewSonic XG270.

ما هي ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج؟

تعد ذاكرة التخزين المؤقت جزءًا من الذاكرة التي توفر أقصى سرعة للوصول وتزيد من سرعة الحساب. يقوم بتخزين أجزاء البيانات التي يطلبها المعالج في أغلب الأحيان، بحيث لا يحتاج المعالج إلى الوصول باستمرار إلى ذاكرة النظام الخاصة بها.

كما تعلمون، هذا جزء من أجهزة الكمبيوتر التي تتميز بأبطأ سرعات تبادل البيانات. إذا كان المعالج يحتاج إلى بعض المعلومات، فإنه يذهب إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عبر الناقل الذي يحمل نفس الاسم الخاص بها. بعد تلقي طلب من المعالج، يبدأ في الخوض في سجلاته بحثًا عن البيانات التي يحتاجها المعالج. عند الاستلام، تقوم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بإرسالها مرة أخرى إلى المعالج عبر نفس ناقل الذاكرة. كانت دائرة تبادل البيانات هذه دائمًا طويلة جدًا. لذلك، قرر المصنعون أنه يمكنهم السماح للمعالج بتخزين البيانات في مكان قريب. تعتمد طريقة عمل ذاكرة التخزين المؤقت على فكرة بسيطة.

فكر في الذاكرة كمكتبة مدرسية. يقترب الطالب من العاملة للحصول على كتاب، فتذهب إلى الرفوف، وتبحث عنه، وتعود إلى الطالب، وتعده بشكل صحيح، وتنتقل إلى الطالب التالي. وفي نهاية اليوم يكرر نفس العملية عندما يتم إرجاع الكتب إليها. هذه هي الطريقة التي يعمل بها المعالج بدون ذاكرة تخزين مؤقت.

لماذا يحتاج المعالج إلى ذاكرة تخزين مؤقت؟

تخيل الآن أن أمينة المكتبة قد سئمت من الاندفاع المستمر ذهابًا وإيابًا بالكتب التي تطلبها منها باستمرار عامًا بعد عام، يومًا بعد يوم. حصل على خزانة كبيرة حيث يقوم بتخزين الكتب والكتب المدرسية الأكثر طلبًا. وبطبيعة الحال، يستمر تخزين الباقي الذي تم وضعه على نفس الرفوف. ولكن هذه هي دائما في متناول اليد. كم من الوقت وفره مع هذه الخزانة لنفسه وللآخرين. هذه هي ذاكرة التخزين المؤقت.

إذن هل يمكن لذاكرة التخزين المؤقت تخزين البيانات الأكثر طلبًا فقط؟

نعم. لكنه يستطيع أن يفعل المزيد. على سبيل المثال، بعد أن قام بالفعل بتخزين البيانات المطلوبة بشكل متكرر، فإنه قادر على تقييم الوضع (بمساعدة المعالج) وطلب المعلومات التي على وشك الحاجة إليها. لذلك، فإن عميل تأجير الفيديو الذي طلب فيلم "Die Hard" بالجزء الأول من المرجح أن يطلب الجزء الثاني. وها هي! الشيء نفسه ينطبق على ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج. ومن خلال الوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وتخزين بيانات معينة، فإنه يقوم أيضًا باسترداد البيانات من خلايا الذاكرة المجاورة. تسمى هذه الأجزاء من البيانات بخطوط ذاكرة التخزين المؤقت.

ما هي ذاكرة التخزين المؤقت ذات المستويين؟

المعالج الحديث له مستويين. وعلى ذلك الأول والثاني. يتم تحديدهم بالحرف L من مستوى اللغة الإنجليزية. الأول - L1 - أسرع، ولكنه صغير الحجم. والثاني - L2 - أكبر قليلاً ولكنه أبطأ ولكنه أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي. تنقسم ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول إلى ذاكرة تخزين مؤقت للتعليمات وذاكرة تخزين مؤقت للبيانات. تقوم ذاكرة التخزين المؤقت للتعليمات بتخزين مجموعة التعليمات التي يحتاجها المعالج لإجراء العمليات الحسابية. حيث تقوم ذاكرة التخزين المؤقت للبيانات بتخزين الكميات أو القيم اللازمة للحساب الحالي. ويتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني لتحميل البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر. يمكن أيضًا شرح مبدأ عمل مستويات ذاكرة التخزين المؤقت بمساعدة مثال مكتبة المدرسة. لذلك، ملء مجلس الوزراء المشتراة، يدرك أمين المكتبة أنه لم يعد هناك ما يكفي للكتب، والتي يتعين عليه تشغيلها باستمرار في جميع أنحاء القاعة. ولكن تم الانتهاء من قائمة هذه الكتب، وتحتاج إلى شراء نفس مجلس الوزراء. لم يتخلص من الأول - إنه لأمر مؤسف - واشترى الثاني ببساطة. والآن، عندما يمتلئ الكتاب الأول، يبدأ أمين المكتبة في ملء الكتاب الثاني، والذي يبدأ تشغيله عندما يمتلئ الكتاب الأول، لكن الكتب الضرورية لا تتناسب معه. إنه نفس الشيء مع مستويات ذاكرة التخزين المؤقت. ومع تطور تكنولوجيا المعالجات الدقيقة، يزداد حجم ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج.

هل ستستمر ذاكرة التخزين المؤقت في النمو؟

بالكاد. كما أن السعي وراء تردد المعالج لم يدم طويلاً، ووجد المصنعون طرقًا أخرى لزيادة الطاقة. الشيء نفسه مع ذاكرة التخزين المؤقت. على وجه التحديد، لا يمكن تضخيم حجم وعدد المستويات إلى ما لا نهاية. لا ينبغي أن تتحول ذاكرة التخزين المؤقت إلى شريحة أخرى من ذاكرة الوصول العشوائي سرعة بطيئةالوصول إليها أو تقليل حجم المعالج إلى النصف اللوحة الأم. بعد كل شيء، سرعة الوصول إلى البيانات هي في المقام الأول استهلاك الطاقة وتكلفة أداء المعالج نفسه. أصبحت أيضًا أخطاء ذاكرة التخزين المؤقت (على عكس نتائج ذاكرة التخزين المؤقت)، حيث يصل المعالج إلى الذاكرة المخزنة للبيانات غير الموجودة، أكثر تكرارًا. يتم تحديث البيانات الموجودة في ذاكرة التخزين المؤقت باستمرار باستخدام خوارزميات مختلفة لزيادة احتمالية حدوث إصابة في ذاكرة التخزين المؤقت.

اقرأ: 644

تحتوي جميع المعالجات منذ أواخر التسعينيات على ذاكرة تخزين مؤقت داخلية (أو ببساطة ذاكرة تخزين مؤقت). ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة عالية السرعة يتم من خلالها نقل التعليمات والبيانات التي تتم معالجتها مباشرة بواسطة المعالج.

تحتوي المعالجات الحديثة على ذاكرة تخزين مؤقت مدمجة بمستويين - الأول (L1) والثاني (L2). يكون المعالج أسرع قليلاً فيما يتعلق بمحتويات ذاكرة التخزين المؤقت L1، بينما تكون ذاكرة التخزين المؤقت L2 أكبر قليلاً عادةً. يتم الوصول إلى ذاكرة التخزين المؤقت دون حالة انتظار، أي. تعمل ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (ذاكرة التخزين المؤقت على الشريحة) بسرعة المعالج.

وهذا يعني أنه إذا كانت البيانات التي يحتاجها المعالج موجودة في ذاكرة التخزين المؤقت، فلن يكون هناك أي تأخير في المعالجة. وبخلاف ذلك، يجب على المعالج جلب البيانات من الذاكرة الرئيسية، مما يقلل بشكل كبير من أداء النظام.

من أجل فهم نوعي لمبدأ تشغيل الذاكرة المؤقتة لكلا المستويين، دعونا نفكر في الموقف اليومي كمثال.

أنت تأتي إلى المقهى لتناول الغداء كل يوم، في نفس الوقت، وتجلس دائمًا على نفس الطاولة. اطلب دائمًا مجموعة قياسية من ثلاثة أطباق.

يركض النادل إلى المطبخ، ويضعهم الطباخ على صينية ثم يحضر طلبك. وهكذا، دعنا نقول، في اليوم الثالث، النادل، حتى لا يضطر إلى الركض إلى المطبخ مرة أخرى، يقابلك في الوقت المحدد مع وجبة غداء ساخنة جاهزة على صينية.

ليس عليك انتظار طلبك وتوفير الكثير من الوقت. الدرج الذي يحتوي على أطباقك هو المستوى الأول من ذاكرة التخزين المؤقت. ولكن في اليوم الرابع تريد فجأة إضافة طبق آخر، على سبيل المثال الحلوى.

على الرغم من أن صينية طلبك كانت تنتظرك بالفعل في الوقت المحدد، إلا أن النادل لا يزال يتعين عليه الركض إلى المطبخ لتناول الحلوى.

وفي الخامس - مرة أخرى قائمة من ثلاثة عناصر. في السادس - الحلوى مرة أخرى، ولكن مختلفة عن السابقة. والنادل، الذي لا يعرف الحلوى التي تريد طلبها (ولا يعرف حتى ما إذا كنت ستطلب أي شيء)، يقرر اتخاذ الخطوة التالية: بجانب طاولتك يضع خزانة بها عدة أنواع من الحلوى.

وإذا عبرت عن رغبتك، فكل شيء في متناول اليد، فلا حاجة للركض إلى المطبخ. خزانة الحلوى هي مخبأ من المستوى الثاني.

يعتمد أداء المعالج بشكل كبير على حجم ذاكرة التخزين المؤقت L1 (من 16 إلى 128 كيلو بايت) وL2 (من 64 كيلو بايت إلى 512 كيلو بايت، في Pentium III Xeop وAMD Opteron يصل إلى 4 ميجابايت).

ش معالجات إنتلتحتوي معالجات Pentium III وCeleron المبنية عليها على ذاكرة تخزين مؤقت L1 بحجم 32 كيلو بايت. يحتوي Intel Pentium 4، بالإضافة إلى إصدارات Celeron وCheop المبنية عليه، على 20 كيلو بايت فقط. معالجات ايه ام ديتحتوي Duron وAthlon (بما في ذلك XP/MP) وOpteron بالإضافة إلى VIA SZ على 128 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L1.

تحتوي المعالجات ثنائية النواة الحديثة على ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الأول لكل نواة على حدة، لذلك في بعض الأحيان في وصف ذاكرة التخزين المؤقت يمكننا رؤية الرقم 128x2. وهذا يعني أن كل نواة معالج تحتوي على 128 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L1.

يعد حجم ذاكرة التخزين المؤقت L1 مهمًا للحصول على أداء عالٍ في معظم المهام الشائعة ( التطبيقات المكتبيةوالألعاب ومعظم تطبيقات الخادم وما إلى ذلك). فعاليتها قوية بشكل خاص بالنسبة للحوسبة المترابطة (على سبيل المثال، معالجة الفيديو).

وهذا هو أحد الأسباب التي تجعل Pentium 4 غير فعال نسبيًا لمعظم التطبيقات الشائعة (على الرغم من أن سرعة الساعة العالية يتم تعويضها). تعمل ذاكرة التخزين المؤقت L1 دائمًا (تبادل المعلومات مع قلب المعالج) بتردد المعالج الداخلي.

وعلى النقيض من ذلك، فإن ذاكرة التخزين المؤقت L2 موجودة نماذج مختلفةتعمل المعالجات بترددات مختلفة (وبالتالي الأداء). بدءًا من Intel Pentium II، استخدمت العديد من المعالجات ذاكرة التخزين المؤقت L2 التي تعمل بنصف تردد المعالج الداخلي.

تم استخدام هذا الحل في معالجات Intel Pentium III القديمة (حتى 550 ميجاهرتز) ومعالجات AMD Athlon القديمة (في بعضها تعمل ذاكرة التخزين المؤقت L2 الداخلية بثلث التردد الأساسي للمعالج). يختلف حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 أيضًا بين المعالجات.

في معالجات Intel Pentium III الأقدم والأحدث، يبلغ حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 512 كيلو بايت، وفي معالجات Pentium III الأخرى يبلغ 256 كيلو بايت. كان معالج Intel Celeron المستند إلى Pentium III متاحًا بذاكرة تخزين مؤقت L2 بسعة 128 و256 كيلو بايت، بينما كان المعالج المستند إلى Pentium 4 متاحًا بسعة 128 كيلو بايت فقط. تحتوي الإصدارات المختلفة من إصدار Xeon من Intel Pentium 4 على ما يصل إلى 4 ميجابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2.

تحتوي معالجات Pentium 4 الجديدة (بعض السلاسل بتردد 2000 ميجا هرتز وكلها للترددات الأعلى) على 512 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2، وفي Pentium 4 الأخرى -256 كيلو بايت. تحتوي معالجات Xeop (المعتمدة على Pentium 4) على ذاكرة تخزين مؤقت بسعة 256 أو 512 كيلو بايت L2.

بالإضافة إلى ذلك، لديهم أيضًا ذاكرة تخزين مؤقت L3 من المستوى الثالث. تشكل ذاكرة التخزين المؤقت L3 المدمجة مع ناقل النظام السريع قناة تبادل بيانات عالية السرعة مع ذاكرة النظام.

كقاعدة عامة، فقط معالجات حلول الخادم أو الطرازات الخاصة من معالجات "سطح المكتب" هي المزودة بذاكرة تخزين مؤقت L3. على سبيل المثال، تحتوي خطوط المعالجات مثل Xeon DP وItanium 2 وXeon MP على ذاكرة تخزين مؤقت L3.

يحتوي معالج AMD Duron على ذاكرة تخزين مؤقت بسعة 128 كيلو بايت L1 وذاكرة تخزين مؤقت بسعة 64 كيلو بايت L2. تحتوي معالجات Athlon (باستثناء الأقدم)، وAthlon MP ومعظم متغيرات Athlon XP على 128 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L1 و256 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2، وأحدث Athlon XP (2500+، 2800+، 3000+ وما فوق) بها 512 كيلو بايت من L2 مخبأ. يحتوي AMD Opteron على 1 ميغابايت من ذاكرة التخزين المؤقت L2.

تتوفر أحدث طرازات معالجات Intel Pentium D وIntel Pentium M وIntel Core 2 Duo مع ذاكرة تخزين مؤقت L2 بسعة 6 ميجابايت، وذاكرة تخزين مؤقت Core 2 Quad بسعة 12 ميجابايت من L2.

يحتوي أحدث معالج Intel Core i7 في وقت كتابة هذا الكتاب على 64 كيلو بايت من ذاكرة التخزين المؤقت L1 لكل من النوى الأربعة، بالإضافة إلى 256 كيلو بايت من ذاكرة L2 لكل نواة. بالإضافة إلى ذاكرة التخزين المؤقت للمستوى الأول والثاني، يحتوي المعالج أيضًا على ذاكرة تخزين مؤقت للمستوى الثالث مشتركة بين جميع النوى، تساوي 8 ميجابايت.

بالنسبة للمعالجات التي يمكن أن تحتوي على أحجام مختلفة لذاكرة التخزين المؤقت L2 (أو في حالة Intel Xeon MP - L3) لنفس الطراز، يجب الإشارة إلى هذا الحجم في وقت البيع (بالطبع يعتمد سعر المعالج عليه). إذا تم بيع المعالج في حزمة "معبأة" (التسليم داخل الصندوق)، فعادةً ما تتم الإشارة إلى حجم ذاكرة التخزين المؤقت عليها.

بالنسبة لمهام المستخدم العادية (بما في ذلك الألعاب)، تعد سرعة ذاكرة التخزين المؤقت L2 أكثر أهمية من حجمها؛ بالنسبة لمهام الخادم، على العكس من ذلك، يكون الحجم أكثر أهمية. تتطلب الخوادم الأكثر إنتاجية، خاصة تلك التي تحتوي على كميات كبيرة من ذاكرة الوصول العشوائي (عدة غيغابايت)، الحد الأقصى للحجم والسرعة القصوى لذاكرة التخزين المؤقت L2.

تظل إصدارات Cheop من معالجات Pentium III غير مسبوقة في هذه المعلمات. (لا يزال معالج Xeon MP أكثر إنتاجية في مهام الخادم من معالج Pentium III Xeon، نظرًا لارتفاعه تردد الساعةالمعالج نفسه وناقل تبادل المعلومات مع الذاكرة.) مما سبق يمكننا أن نستنتج: تعمل الذاكرة المؤقتة على تحسين التفاعل بين المعالج السريع وذاكرة الوصول العشوائي الأبطأ، وتسمح أيضًا بتقليل فترات الانتظار التي تحدث أثناء معالجة البيانات. تلعب ذاكرة التخزين المؤقت L2 الموجودة على شريحة المعالج دورًا حاسمًا في هذا الأمر.

من العوامل المهمة التي تزيد من أداء المعالج هو وجود الذاكرة المؤقتة أو بالأحرى حجمها وسرعة الوصول إليها وتوزيعها بين المستويات.

لبعض الوقت، تم تجهيز جميع المعالجات تقريبًا بهذا النوع من الذاكرة، مما يثبت مرة أخرى فائدة وجودها. سنتحدث في هذه المقالة عن بنية الذاكرة المؤقتة ومستوياتها والغرض العملي منها، باعتبار ذلك أمرًا مهمًا للغاية خصائص المعالج.

ما هي ذاكرة التخزين المؤقت وهيكلها

الذاكرة المؤقتة هي ذاكرة فائقة السرعة يستخدمها المعالج لتخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر بشكل مؤقت. هذه هي الطريقة التي يمكنك وصفها بإيجاز هذا النوعذاكرة.

تم بناء الذاكرة المؤقتة على قلابات، والتي بدورها تتكون من الترانزستورات. تشغل مجموعة الترانزستورات مساحة أكبر بكثير من نفس المكثفات التي يتكون منها كبش. وهذا ينطوي على العديد من الصعوبات في الإنتاج، فضلا عن القيود في الحجم. هذا هو السبب في أن ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة باهظة الثمن، في حين أن أحجامها لا تذكر. ولكن من هذا الهيكل تأتي الميزة الرئيسية لهذه الذاكرة - السرعة. نظرًا لأن النعال لا تحتاج إلى التجديد، ووقت تأخير البوابة التي يتم تجميعها عليها صغير، فإن وقت تبديل النعال من حالة إلى أخرى يحدث بسرعة كبيرة. وهذا يسمح للذاكرة المؤقتة بالعمل بنفس ترددات المعالجات الحديثة.

من العوامل المهمة أيضًا وضع ذاكرة التخزين المؤقت. وهو موجود على شريحة المعالج نفسها، مما يقلل بشكل كبير من وقت الوصول. في السابق، كانت ذاكرة التخزين المؤقت لبعض المستويات موجودة خارج شريحة المعالج، على شريحة SRAM خاصة في مكان ما على اللوحة الأم. الآن، تحتوي جميع المعالجات تقريبًا على ذاكرة تخزين مؤقت موجودة على شريحة المعالج.

ما هو استخدام ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج؟

كما ذكرنا أعلاه، فإن الغرض الرئيسي من ذاكرة التخزين المؤقت هو تخزين البيانات التي يستخدمها المعالج بشكل متكرر. ذاكرة التخزين المؤقت عبارة عن مخزن مؤقت يتم تحميل البيانات فيه، وعلى الرغم من صغر حجمها (حوالي 4-16 ميجابايت) المعالجات الحديثة، فهو يعطي دفعة كبيرة للأداء في أي تطبيق.

لفهم الحاجة إلى ذاكرة التخزين المؤقت بشكل أفضل، دعونا نتخيل تنظيم ذاكرة الكمبيوتر مثل المكتب. ستكون ذاكرة الوصول العشوائي عبارة عن خزانة تحتوي على مجلدات يصل إليها المحاسب بشكل دوري لاسترداد كتل كبيرة من البيانات (أي المجلدات). وسيكون الجدول بمثابة ذاكرة تخزين مؤقت.

وهناك عناصر توضع على مكتب المحاسب يشير إليها عدة مرات على مدار الساعة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون هذه أرقام هواتف، وبعض الأمثلة على المستندات. توجد هذه الأنواع من المعلومات مباشرة على الطاولة، مما يؤدي بدوره إلى زيادة سرعة الوصول إليها.

بنفس الطريقة، يمكن إضافة البيانات من كتل البيانات الكبيرة (المجلدات) إلى الجدول للاستخدام السريع، على سبيل المثال، مستند. عندما لا تكون هناك حاجة لهذا المستند، يتم إعادته إلى الخزانة (في ذاكرة الوصول العشوائي)، وبالتالي مسح الجدول (ذاكرة التخزين المؤقت) وتحرير هذا الجدول للمستندات الجديدة التي سيتم استخدامها في الفترة الزمنية التالية.

أيضًا مع ذاكرة التخزين المؤقت، إذا كانت هناك أي بيانات من المرجح أن يتم الوصول إليها مرة أخرى، فسيتم تحميل هذه البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إلى ذاكرة التخزين المؤقت. في كثير من الأحيان، يحدث هذا عن طريق التحميل المشترك للبيانات التي من المرجح أن يتم استخدامها بعد البيانات الحالية. أي أن هناك افتراضات حول ما سيتم استخدامه "بعده". هذه هي مبادئ التشغيل المعقدة.

مستويات ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج

تم تجهيز المعالجات الحديثة بذاكرة تخزين مؤقت تتكون غالبًا من مستويين أو ثلاثة مستويات. وبطبيعة الحال، هناك استثناءات، ولكن هذا هو الحال في كثير من الأحيان.

بشكل عام، يمكن أن تكون هناك المستويات التالية: L1 (المستوى الأول)، L2 (المستوى الثاني)، L3 (المستوى الثالث). الآن مزيد من التفاصيل حول كل واحد منهم:

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول (L1)- أسرع مستوى للذاكرة المؤقتة يعمل مباشرة مع نواة المعالج، وبفضل هذا التفاعل المحكم، يتمتع هذا المستوى بأقصر وقت وصول ويعمل بترددات قريبة من المعالج. إنه مخزن مؤقت بين المعالج وذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني.

سننظر في وحدات التخزين الموجودة على المعالج مستوى عالأداء إنتل كور i7-3770K. تم تجهيز هذا المعالج بذاكرة تخزين مؤقت 4x32 كيلو بايت L1 4 × 32 كيلو بايت = 128 كيلو بايت. (32 كيلو بايت لكل نواة)

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني (L2)- المستوى الثاني أوسع نطاقًا من الأول، ولكن نتيجة لذلك، يتمتع بـ "خصائص سرعة" أقل. وبناء على ذلك، فهو بمثابة منطقة عازلة بين مستويات L1 وL3. إذا نظرنا مرة أخرى إلى مثالنا Core i7-3770 K، فإن حجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 هو 4x256 كيلو بايت = 1 ميجابايت.

ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى 3 (L3)- المستوى الثالث، مرة أخرى، أبطأ من المستويين السابقين. لكنها لا تزال أسرع بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي. حجم ذاكرة التخزين المؤقت L3 في i7-3770K هو 8 ميجابايت. إذا كان المستويان السابقان مشتركين بين كل نواة، فإن هذا المستوى يكون مشتركًا بين المعالج بأكمله. الرقم قوي جدًا، ولكنه ليس باهظًا. نظرًا لأنه، على سبيل المثال، بالنسبة لمعالجات السلسلة Extreme مثل i7-3960X، يبلغ حجمها 15 ميجابايت، وبالنسبة لبعض معالجات Xeon الجديدة، أكثر من 20 ميجابايت.

الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر هي جهاز ذو معدل نقل بيانات منخفض جدًا. وإذا كان المعالج يحتاج إلى بعض البيانات للعمل، فإنه يرسل طلبًا عبر ناقل الذاكرة، ويتم البحث عن هذه البيانات الضرورية.

عندها فقط يتم إرسالها مباشرة إلى المعالج.

كل هذا يستغرق وقتًا طويلاً جدًا وفقًا لمعايير الكمبيوتر. ولكن ماذا لو تم تخزين البيانات في مكان ما بالقرب من المعالج؟ فقطذاكرة التخزين المؤقت تعمل

بناء على هذه الفكرة.

ومن أجل فهم المفهوم، من أجل الوضوح، دعونا نأخذ مثالا على كيفية عمل مكتبة عادية.الغرض من ذاكرة التخزين المؤقت

ما هي ذاكرة التخزين المؤقت أو ذاكرة التخزين المؤقت؟ (باللغة الإنجليزية ذاكرة التخزين المؤقت، ذاكرة التخزين المؤقت):بالمعنى الواسع يعني أي

ذاكرة الوصول السريع حيث يتم تخزين جزء من البيانات من وسيلة أخرى ذات وصول أبطأ؛بالمعنى الضيق، هذا هو المنطوق الفائق

نوع الذاكرة

والذي يستخدم لزيادة سرعة وصول المعالجات الدقيقة إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).

لنفترض أن هناك أمين مكتبة واحد يعمل في المكتبة. إذا جاء شخص ما وطلب المجلد الأول من بوشكين، فإن أمين المكتبة يذهب إلى رف الكتب البعيد، ويجد الكتاب ويحضره للزائر.عندما يقرأ هذا الشخص الكتاب، يعود إلى الرف. وإذا جاء أي شخص آخر وطلب نفس الكتاب، فإن الدورة تتكرر مرة أخرى. هنا.

مثال على ذلك

مثل المكتبة، وهذا هو

يعمل النظام بدون ذاكرة التخزين المؤقت لماذا نحتاج إلى ذاكرة التخزين المؤقت؟).

تخيل الآن أن أمين المكتبة نفسه يستخدم درج المكتب كذاكرة تخزين مؤقت. تظل إجراءات إصدار الكتاب كما هي عند طلب الكتاب لأول مرة. ولكن عندما يتم إرجاع الكتاب، لا يعيده أمين المكتبة إلى الرف، بل يضعه في أحد الأدراج (نوع من الإجراءات المحلية)ذاكرة الوصول العشوائي

وبالتالي، في كل مرة يتم طلب هذه البيانات، يستقبلها المعالج من ذاكرة التخزين المؤقت، متجاوزًا المسار الطويل إلى الذاكرة البطيئة الرئيسية.

هل تقوم ذاكرة التخزين المؤقت بتخزين البيانات المستخدمة بشكل متكرر فقط؟ كيف يعمل و ذاكرة الوصول العشوائي تعمل?

ذاكرة التخزين المؤقت هي قطعة ذكية جدًا من الذاكرة تبحث تلقائيًا عن أي بيانات قد تكون مطلوبة في المستقبل القريب.

مرة أخرى، دعونا نعود إلى مكتبتنا للحصول على مثال.

عندما يطلب شخص ما المجلد الأول من بوشكين، يقوم أمين المكتبة أيضًا بإحضار المجلد الثاني :-) وعندما يقرأ الشخص الكتاب الأول، على الأرجح قد يطلب المجلد الثاني. وعندما يفعل ذلك، ليس عليه أن يذهب بعيداً... سيكون بالفعل في الصندوق.

وبالمثل، عندما تسترد ذاكرة التخزين المؤقت البيانات المطلوبة من الذاكرة، فإنها تسترد أيضًا البيانات الموجودة في العناوين القريبة من العنوان المطلوب. تسمى كتل البيانات المتجاورة هذه، والتي يتم نقلها إلى ذاكرة التخزين المؤقت، بخطوط ذاكرة التخزين المؤقت. اقرأ المزيد عنمفهوم ذاكرة التخزين المؤقت

يمكن رؤيتها في هذا الفيديو:

مستويات ذاكرة التخزين المؤقت تستخدم معظم محركات الأقراص الثابتة مستوى واحدًا من ذاكرة التخزين المؤقت.).

لكن ذاكرة التخزين المؤقت لها مستويان، حيث يكون مستوى L1 أصغر وأسرع، ومستوى L2 أبطأ إلى حد ما (ولكنه لا يزال أسرع من المستوى الرئيسي).

الذاكرة الداخلية أفضل برنامج HDDScan مجاني لفحص الأقراص الصلبة.

ومرة أخرى دعونا نعود إلى مكتبتنا للحصول على مثال؛ باستخدام مثال عملها، يصبح من الواضح كيف تعمل

ذاكرة الكمبيوتر الخارجية

اعتبر صندوق المكتبة بمثابة ذاكرة تخزين مؤقت L1. عندما يكون الطلب على الكتب مرتفعًا، ويوجد بالفعل عدد كبير جدًا من الكتب في الصندوق (لا يوجد مكان لوضعها) وتقل احتمالية العثور على الكتاب المناسب هناك.

ذاكرة التخزين المؤقت L2 وهنا يأتي دور الحاجة إلى L2. تخيل L2 كخزانة كتب بالقرب من مكتب أمين المكتبة.عندما يمتلئ درج المكتب الصغير، يبدأ أمين المكتبة في وضع الكتب في تلك الخزانة. والآن، إذا لم يتم العثور على الكتاب في الدرج على الفور، فأنت بحاجة إلى أخذه من الخزانة دون الذهاب بعيدًا.

وكذلك متى

ذاكرة التخزين المؤقت L1يتم ملؤه، ويتم حفظ البيانات في L2. يبحث المعالج أولاً عن البيانات في L1، وإذا لم يتم العثور عليها، فسوف يتحول إلى L2. إذا لم يتم العثور على البيانات هناك أيضًا في L2، فسيتم الوصول إلى الذاكرة الرئيسية.

العودة إلى مكتبتنا المذكورة. إذا طلب شخص ما كتابًا غير مخزن في درج أو خزانة كتب، فإن أمين المكتبة يضيع الكثير من الوقت في البحث أولاً في الدرج، ثم في الخزانة، وعندها فقط يحصل على الكتاب من الرف.

عندما لا يتم العثور على البيانات في مستوى ذاكرة التخزين المؤقت الأول أو الثاني، عندها فقط يتم إرسال الطلب إلى الذاكرة الرئيسية. هذا يضيع الكثير من وقت وحدة المعالجة المركزية.

ولكن إذا كانت ذاكرة التخزين المؤقت سريعة جدًا، فلماذا لا تجعلها كبيرة بما يكفي لتخزين جميع بيانات ذاكرة الوصول العشوائي فيها؟

والسبب هو ذلك سرعة عاليةمكلفة للغاية. لذلك، من الضروري الاستخدام الرشيد لموارد الذاكرة المؤقتة.

على الرغم من أن أحجام ذاكرة التخزين المؤقت تتزايد مؤخرًا، ولا ترتفع الأسعار كثيرًا، لذلك تعمل أجهزة الكمبيوتر بشكل أسرع وأسرع.

وهذا يعني أن أمين مكتبتنا يحصل على درج مكتبي أكبر بشكل متزايد، والخزانة المجاورة له تصبح أكثر اتساعًا! لا نزال في الموضوع - المعالجات ثنائية النواة - نقوم بتكوين Windows بشكل صحيح.

التخزين المؤقت على القرص الصلب

ذاكرة التخزين المؤقت على القرص (ذاكرة التخزين المؤقت على القرص)، أو ذاكرة التخزين المؤقت للقرص الصلب- مبدأ بناء ذاكرة تخزين مؤقتة تعتمد على ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (نوع DRAM)، التي تقوم بتخزين البيانات والأوامر الأكثر استخدامًا، والتي يتم الوصول إليها من الذاكرة الخارجية.

لذلك، مبدأ التخزين المؤقت القرص الصلبيشبه في كثير من النواحي مبدأ التخزين المؤقت المستخدم في التشغيل الذاكرة الديناميكيةعلى الرغم من أن طرق الوصول إلى القرص والذاكرة تختلف بشكل كبير.

وبالتالي، فإن وقت الوصول إلى أي من خلايا ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) له نفس القيمة تقريبًا لجهاز كمبيوتر معين، ولكن وقت الوصول إلى كتل المعلومات المختلفة الموجودة على القرص الثابت سيكون مختلفًا بشكل عام.

1. من الضروري قضاء وقت معين حتى يقترب رأس القراءة والكتابة المغناطيسي من المسار المطلوب.

2. بما أن الرأس يهتز عند الحركة، فإنه يستغرق بعض الوقت حتى يهدأ.

3. أخيرًا، يستغرق الأمر وقتًا حتى يتمكن الرأس من العثور على القطاع المطلوب.

تُستخدم أيضًا تقنيات التخزين المؤقت المستخدمة في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). معلومات التخزين المؤقت، المخزنة على محركات الأقراص الصلبة.

لا تمتلئ ذاكرة التخزين المؤقت على القرص بالقطاع المطلوب فحسب، بل أيضًا بالقطاعات التي تتبعه مباشرة، لأنه من المعروف أنه في معظم الحالات يتم تخزين البيانات ذات الصلة في القطاعات المجاورة.

تُعرف هذه الطريقة أيضًا بأسلوب القراءة المسبقة. عند العمل مع أنظمة متعددة المهام، من المستحسن أن يكون لديك محرك أقراص ثابت (محرك أقراص ثابت) مزود بذاكرة تخزين مؤقت متعددة المقاطع، والتي تخصص الجزء الخاص بها من ذاكرة التخزين المؤقت لكل مهمة.

بالمناسبة، إذا لم تكن لديك المعرفة الكافية حول أفضل السبل لفحص واختبار القرص الصلب، فتأكد من إلقاء نظرة
فيديو تعليمي مفصل ومجاني حول هذا الموضوع:
كيفية التحقق من وظائف القرص الصلب

ذاكرة التخزين المؤقت للمعالج

تم تجهيز معظم المعالجات المركزية الحديثة بذاكرة تخزين مؤقت زلزالية. وفي البداية، لم تكن ذاكرة التخزين المؤقت موجودة على المعالج نفسه، ولكن على اللوحة الأم.

ذاكرة التخزين المؤقت للمعالجعلى جهاز الكمبيوتر يعمل كمنطقة عازلة بين المعالج وذاكرة الوصول العشوائي.

إذا كانت الذاكرة المؤقتة موجودة بين المعالج نفسه وذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، فعندما يصل المعالج مباشرة إلى الذاكرة، فإنه يبحث أولاً عن المعلومات الضرورية البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت.

ذاكرة التخزين المؤقت للمعالجوتنقسم إلى عدة أنواع:

ذاكرة التخزين المؤقت L1هو "ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الأول". وهي ذاكرة وسيطة توجد على شريحة المعالج نفسها وتقوم بتخزين البيانات الأكثر استخدامًا.

تعمل هذه الذاكرة على تردد المعالج. وقت الوصول إليها أقل بكثير من البيانات الموجودة في ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية. وهذا يسرع المعالج.

ذاكرة التخزين المؤقت L2- "ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثاني". هذه هي ذاكرة الوصول العشوائي المتوسطة، والتي تكون سرعتها أقل من ذاكرة المستوى الأول، ولكنها أعلى من ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية. يتراوح حجمها عادة من عدة مئات من الكيلوبايت إلى عدة ميغابايت.

ذاكرة التخزين المؤقت L3- "ذاكرة التخزين المؤقت من المستوى الثالث". هذه أيضًا ذاكرة متوسطة فائقة العشوائية، ذات أداء أقل من ذاكرة المستوى الثاني، ولكنها أعلى من ذاكرة الوصول العشوائي الرئيسية. ويتراوح حجمها عادة من واحد إلى عدة ميغا بايت.

أسرار وخفايا العمل على الكمبيوتر