Например, браузеры могут считать, что большие изображения на странице вряд ли будут меняться каждые несколько секунд, поэтому имеет смысл хранить их в кэше, а не загружать с сервера при каждом обращении к ним. Именно поэтому в кэшах часто хранятся изображения, видео, звук и другие декоративные элементы страницы.
Кэш-память процессора
Кэш играет важную роль. Без него высокая тактовая частота процессоров была бы бесполезна. Кэш позволяет использовать самую «медленную» оперативную память компьютера без существенного снижения производительности.
Из этой статьи читатели узнают, что такое процессорный кэш, как он работает и как влияет на производительность компьютера.
Содержание статьи
Что такое кэш-память процессора
Чтобы решить задачу, процессор компьютера получает необходимые ему блоки информации из основной памяти. После их обработки он записывает результаты вычислений в память и получает следующий блок для обработки. Это продолжается до тех пор, пока работа не будет завершена.
Все вышеперечисленные функции выполняются на очень высокой скорости. Однако даже самая быстрая оперативная память медленнее любого «свободного» процессора. Чтение и запись занимают много времени. В среднем скорость работы оперативной памяти в 16-17 раз ниже, чем скорость работы процессора.
Несмотря на этот дисбаланс, процессор никогда не простаивает и не ждет каждый раз, когда оперативная память «отдает» или «получает» данные. В большинстве случаев он работает на максимальной скорости. И все это благодаря кэш-памяти.
Кэш процессора — это небольшая, но очень быстрая память. Он интегрирован в процессор и действует как буферное пространство для компенсации прерываний данных в самой медленной оперативной памяти. Кэш часто называют супер ОЗУ.
Кэши не только исправляют дисбаланс скорости. Процессоры обрабатывают данные меньшими фрагментами, чем данные, хранящиеся в оперативной памяти. Поэтому кэш также действует как «переупаковка» и временное место для хранения информации, прежде чем информация будет отправлена в центральный процессор, а результаты обработки возвращены в оперативную память.
Когда поступает запрос на предоставление данных ядру, контроллер памяти сначала извлекает данные в кэш первого уровня, затем в кэш второго и третьего уровней.
Статистика показывает, что кэш первого уровня в современных процессорах обеспечивает до 90% обращений к кэшу. Уровни 2 и 3 составляют еще 90% от того, что осталось. Кроме того, только около 1% всех запросов процессора вызывают сбой кэша.
Приведенные выше данные иллюстрируют простую задачу. При увеличении нагрузки на процессор количество отказов кэша увеличивается.
Эффективность кэш-памяти процессора минимизирует влияние скорости памяти на производительность системы. Например, компьютеры одинаково хорошо работают с оперативной памятью 1066 МГц и 2400 МГц. При прочих равных условиях разница в производительности для большинства приложений не превысит 5%.
Наиболее распространенные вопросы, которые задают пользователи, пытаясь оценить производительность кэша, следующие
Какая структура кэш-памяти лучше: двух- или трехуровневая?
Является ли трехуровневый кэш более эффективным?
Чтобы определить влияние L3 на производительность процессора, был проведен эксперимент на сайте Toms Hardware. Эксперимент заключался в измерении производительности процессоров AthlonIIX4 и PhenomIIX4. Ядра обоих процессоров идентичны. Первый отличается от второго только тем, что у него нет кэша L3 и более низкая тактовая частота.
Когда частота обоих процессоров установлена одинаковой, было обнаружено, что процессор phenom улучшает свои показатели на 5,8% благодаря наличию кэша L3. Однако это средний показатель. Для некоторых приложений он был практически нулевым (офисные программы), а для других — более 8% (например, компьютерные игры 3D, архивирование).
Как влияет размер кэша на производительность процессора?
При оценке размера кэша необходимо учитывать характеристики процессора и объем решаемой задачи.
Двухъядерные процессоры редко имеют кэш-память больше 3 МБ. Особенно если тактовая частота ниже 3 ГГц. Производители прекрасно понимают, что дальнейшее увеличение размера кэш-памяти для этих процессоров не приведет к повышению производительности, но значительно увеличит затраты.
Высокочастотные процессоры 4, 6 или 8 ядер — это уже другой вопрос. Некоторые из них (например, Intel Core i7) поддерживают технологию Hyper-Thread, благодаря которой каждое ядро выполняет две задачи одновременно. Конечно, эти особенности процессора невозможно использовать с маленькими кэшами. Поэтому увеличение размера кэша до 15 МБ или 20 МБ вполне оправдано.
Процессоры Intel используют алгоритм заполнения кэша SO -CALLED без исключения, когда содержимое скрытой памяти верхнего уровня (L1, L2) полностью или частично копируется в кэш нижнего уровня (L3). Это в некоторой степени уменьшает полезный объем этого пространства. С другой стороны, системы без исключений оказывают положительное влияние на взаимодействие ядер процессора.
Внутренний объем кэш-памяти некоторых процессоров Intel Xeon составляет 37,5 МБ.
В целом, эксперименты показали, что влияние размера кэша на производительность варьируется в пределах 10% для средних «домашних» процессоров, и что это влияние может быть нивелировано высокой частотой, например
Эффект высокого кэша более выражен при использовании архивирования, 3D-игр и кодирования видео. Для «несфокусированных» приложений различия, как правило, не очевидны (например, офисные приложения, интернет-навигация, работа с фотографиями, прослушивание музыки).
Здесь все зависит от количества ядер и назначения процессора. Перед производителями СРМ стоит задача создать наиболее сбалансированный продукт, отвечающий требованиям пользователей.
Что такое кэш — Cache
Кэш-память — это временные копии файлов программного обеспечения, хранящиеся в определенном месте и поэтому доступные сразу. Набор временных файлов и место их хранения называется кэш-памятью. В основном он используется для быстрого доступа к сохраненным файлам.
Временное хранение — это процесс копирования файлов в кэш. Это происходит при использовании операционной системы, и отдельные программы делают это автоматически, чтобы позже загрузить свои собственные данные.
Он используется многими различными программами. В одном из своих постов я уже затрагивал этот вопрос и определял там кэш браузера. Я рекомендую вам читать дальше.
Как работает кэширование:.
Большинство программ хранят файлы в виде архива или вообще на интернет-сервере. А для извлечения этих файлов после получения доступа к ним требуется много времени. Поэтому вводите кэш каждый раз, когда вам не нужно распаковывать или загружать их из Интернета. Тогда при следующем обращении к ним данные загружаются быстрее.
Сохраненные файлы записываются в оперативную память. Это связано с тем, что скорость чтения очень высокая и все данные считываются очень быстро.
Существует два варианта реализации временного хранения: материальный и программный.
Материалы реализуются в самом устройстве в виде доступной памяти, когда временные файлы регистрируются для быстрого доступа к ним. Например, в центральных процессорах существует три типа кэшей, в которые попадают данные — L1, L2 и L3.
Это означает, что само устройство уже выделило ячейки памяти для записи наиболее важных файлов, чтобы к ним можно было быстро получить доступ, не обращаясь к другим системным устройствам.
Программные — Этот тип реализации предполагает использование эксклюзивной памяти, уже существующей в операционной системе, которая обычно представляет собой простую папку. В зависимости от программного обеспечения расположение кэша может отличаться. Например, программы просмотра хранят его в папке в Documents and Settings.
В целом, кэш необходим для
1. более быстрый доступ к файлам 2. более быстрая загрузка 3. экономия диапазона зон 4. экономия системных ресурсов и, следовательно, производительности.
Кэш память, что это такое
Центральная память используется для хранения и быстрого доступа к временным файлам, так как память встроена в устройство. Подключенный к процессору и другим устройствам, он ускоряет работу и обеспечивает более быстрый доступ к нужным файлам. Часто встречаются в твердотельных накопителях, они оснащены жесткими дисками объемом до 4 Гб и до 256 Мб.
В материальных реализациях временные данные обычно удаляются сами по себе, и вмешательство пользователя не требуется. Многие люди даже не подозревают о существовании этого вида кэша.
Как очищать кэш
Очистка этих данных обычно выполняется автоматически и, за редким исключением, не требует вмешательства пользователя. Мы уже писали о том, как очистить кэш браузера — просто нажмите ‘Ctrl +F5’ на активной странице браузера.
В других программах, напротив, процесс удаления осуществляется через меню «Настройки». В самой программе необходимо найти соответствующий пункт меню для удаления данных. К счастью, в Windows такая очистка требуется только для браузера.
На iPhone iOS этот процесс полностью автоматизирован, в то время как владельцам Android часто приходится выполнять его вручную. Однако во всех новых версиях она стала более понятной и автоматизированной.
Когда один из нукеров звонит контролеру информации, аудитор проверяет, есть ли информация в кэше. Если он там есть, он его возвращает (это называется «распределение кэша») — если нет, ядро ждет, пока медленно движущаяся улитка (оперативная память) предоставит то, что ему нужно. Такая ситуация называется «неисправность кэша».
Какая проблема с кэшем
На первый взгляд, кэш-память в порядке. Данные уже загружены и могут быть восстановлены, не требуя сервера на другой стороне планеты для быстрого доступа к необходимому.
Представьте себе следующую ситуацию. Зайдите в интернет-магазин обуви, в котором вы совершили несколько покупок. или добавлен, но кнопка «Оплатить» не работает. В большинстве случаев причина в том, что это делает ваш браузер.
- Вы вводите адрес интернет-магазина.
- Браузер смотрит в кэше, есть ли у него какие-то данные от этого сайта и что у них со сроком годности.
- В прошлый раз сервер не сказал браузеру, что у скриптов со сроком годности, поэтому браузер считает все скрипты свежими. А на самом деле для корзины сервер уже использует новый скрипт.
- Браузер берёт старый скрипт из кэша, подгружает с сайта фотки новых товаров и собирает страницу со старым скриптом.
- Вы нажимаете на кнопку, запускается старый скрипт.
- Сервер не отвечает, потому что рассчитывает уже на новый скрипт.
- Через 3 минуты терпение лопается, и вы уходите на Алиэкспресс за комплектом для кастомной клавиатуры.
Решение — почистить кэш
Очистка кэша удаляет из него все данные, которые были сохранены браузером «по всей вероятности». Это означает, что когда браузер обновляет страницу, он заглядывает в кэш, чтобы убедиться, что он пуст, и запрашивает все данные с сервера. Конечно, вы также попадете прямо в кэш, но вы будете знать, что делать в следующий раз.
Чтобы удалить кэш в Safari, нажмите ⌥+⌘+E, в Chrome — Ctrl+Shift+Backspace (⇧+⌘+Backspace) и выберите время, когда вы хотите удалить кэш.
Зачем нужен кэш, если из-за него всё ломается?
На самом деле, не кэш является причиной сбоев, а неправильная работа сервера, который предает страницу. Это происходит потому, что сервер должен сказать браузеру: «Вы можете сохранить это в кэше, что бы это ни было, но не должны».
Во многих случаях разработчики не ужесточают эти настройки, поэтому браузер не получает необходимых инструкций и поэтому сохраняет все постоянно. Тогда приходится вмешиваться, очищать кэш и восстанавливать работоспособность.
-L1 или кэш-память L1 (уровень) — очень маленькая, но самая быстрая и важная микросхема памяти. Ни один процессор не имеет размер более нескольких десятков килобайт. Работает без задержек. Содержит данные, наиболее часто используемые процессором.
Что такое кэш-память
Центральная память — это специальный участок памяти, встроенный в устройство для хранения и быстрого восстановления временных рабочих данных. Он находится в процессоре и других устройствах (оперативная память, жесткие диски) и значительно повышает эффективность и скорость обработки данных, обеспечивая быстрый доступ к нужным файлам. Устройства флэш-памяти (SSD) могут вмещать до 4 ГБ, а жесткие диски (HHD) — до 256 МБ.
Храня материал временно, временные файлы обычно удаляются автоматически без вмешательства пользователя. Во многих случаях пользователи не знают об этой функции системы.
Как происходит очистка кэша
Временные файлы в операционной системе удаляются и, за некоторыми исключениями, не нуждаются в автоматическом контроле. Например, чтобы удалить кэш браузера, достаточно одновременно нажать комбинацию клавиш CTRL + F5 на странице «Открыть Интернет».
В других программах удаление временных данных производится в настройках. Для этого перейдите в соответствующий раздел меню и очистите кэш вручную. В операционных системах Windows, как правило, таким образом удаляется только браузер. На iPhone или iPad iOS этот процесс происходит полностью автоматически, в то время как пользователям устройств Android часто приходится делать это вручную. Однако с каждой новой версией этой операционной системы процесс очистки временных файлов становится все более четким и автоматизированным.
Нужно ли чистить кэш
Хранилище временных файлов может работать некорректно. Это может, например, привести к появлению старомодного контента вместо нового. Это часто случается, особенно в браузерах. По этой причине кэш следует регулярно очищать. Если этого не сделать при обновлении сайта (например, загрузке новых фотографий или изменении стилей), браузер может загрузить более старую версию содержимого.
Чтобы очистить его и загрузить содержимое, просто примените Ctrl + F5 к активному сайту для ввода содержимого, и он загрузится с обновленным содержимым.
Однако большой кэш, как правило, необходим для серверов с высокой нагрузкой и трафиком. В качестве костыля производители предлагают отдельные платы кэш-памяти L4, которые подключаются либо к частному разъему, либо к разъему PCI-E.
Кэш-память смартфона
Современные мобильные телефоны также имеют кэш. Обеспечивает место хранения данных приложения. Данные хранятся в специальном каталоге, чтобы вы могли быстро вернуться к своим файлам. Наглядным примером использования кэша является работа с галереей. После просмотра фотографии устройство сохраняет уменьшенную копию изображения. В кратковременной памяти также хранятся приложения, отчеты и загруженные интернет-ресурсы.
Кэш-память смартфона
Если кэш телефона перегружен, пользователи заметят значительное замедление работы своего мобильного устройства. Могут продолжать возникать программные ошибки, а некоторые приложения могут иногда отказываться запускаться. Для решения проблемы рекомендуется ликвидировать кэш смартфона. Далее следуют подробные инструкции.
Основное назначение кэша — ускорение работы устройства и хранение информации в течение коротких периодов времени. Блоки кэша можно найти в жестком диске, процессоре и видеокарте. Смартфоны также оснащены технологиями. Для обеспечения стабильности работы устройства рекомендуется регулярно удалять настройки памяти операционной системы. Этот процесс часто улучшает производительность.
Эти технологии требуются только для определенных задач, и «домашний» компьютер редко в них нуждается. Другие необходимы для работы программного обеспечения, необходимого для повседневного использования.
Краткое резюме
- Существует аппаратный и программный кэш.
- Аппаратный кэш использует собственную память с быстрым доступом. Программный кэш – хранит данные в папке на диске.
- Аппаратный кэш способствует увеличению производительности компьютера, за счет уменьшения обращений к оперативной и дисковой памяти. Программный кэш ускоряет загрузку ранее просмотренной информации.
- Аппаратное увеличение кэш-памяти недоступно. Объем программной кэш-памяти ограничено свободным пространством на диске.
- Для освобождения памяти и увеличения быстродействия системы, программный кэш рекомендуется периодически очищать.
- Кэширование — процесс создания и сохранение в памяти копий файлов.
- Кэшированные данные — сохраненные копии файлов программ, приложений, страниц и др.
В этой статье мы подробно объяснили, что такое кэш. В чем разница и как работает кэширование? Промежуточное разделение обмена информацией способствует повышению эффективности и производительности. Однако рекомендуется очищать кэш программного обеспечения несколько раз в год, чтобы избежать переполнения и замедления работы компьютеров и телефонов.
Какие у вас есть вопросы? Спрашивайте в комментариях.
