Turli XIL vazifalarni bajarayotganda asosiy xotiradan kerakli ma'lumot bloklari kompyuteringizning protsessoriga kiradi

Birinchi darajali L1 kesh xotirasi  - eng kichik hajm (bir necha o'nlab kilobayt), lekin eng tezkor va eng muhimi. U protsessor tomonidan tez-tez ishlatiladigan ma'lumotlarni o'z ichiga oladi va kechiktirmasdan ishlaydi. Odatda, L1 darajasidagi xotira chiplari soni protsessor yadrolari soniga teng, har bir yadro faqat o'zining L1 chipiga kirish huquqiga ega.
L2 kesh xotirasi  L1 xotira tezligidan pastroq, lekin allaqachon bir necha yuz kilobaytda o'lchanadigan hajmda yutadi. U muhim ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun mo'ljallangan, kirish ehtimoli L1 keshida saqlanadigan ma'lumotlarga qaraganda pastroq.
L3 L3 keshi  - U uchta darajadagi eng katta hajmga ega (u o'nlab megabaytlarga yetishi mumkin), lekin ayni paytda eng tezkor tezlikka ega, u hali ham tezkor xotiradan tezroq. L3 kesh xotirasi barcha protsessor yadrolari tomonidan almashiladi. L3 xotira darajasi ushbu muhim ma'lumotlarni vaqtincha saqlash uchun mo'ljallangan, kirish ehtimoli L1, L2 birinchi ikki darajasida saqlanadigan ma'lumotlarga qaraganda bir oz past. Bundan tashqari, protsessor yadrolarining bir-biri bilan o'zaro ta'sirini ta'minlaydi.
Ba'zi protsessor modellari L2 L2 va L3 funktsiyalarini birlashtirgan ikki darajali kesh xotirasi bilan ishlab chiqilgan.
Katta hajmdagi kesh foydalidir.
Arxiv dasturlarini ishlatishda, 3D o'yinlarda, videoni qayta ishlashda va kodlashda katta hajmdagi kesh hajmining ta'sirini sezasiz. Nisbatan "engil" dasturlar va dasturlarda farq deyarli sezilmaydi (ofis dasturlari, pleyerlar va boshqalar).
Kesh [yoki kesh (ingliz tilidagi kesh, fr.
Ref.rf-da joylashtirilgan cacher - yashirish; talaffuz qilingan - kesh) - tezkor xotira bilan talab qilinishi mumkin bo'lgan ma'lumotni o'z ichiga olgan tezkor kirish bilan, masalan, operatsion. Keshdagi ma'lumotlarga kirish sekin xotiradan (tashqi) ma'lumotni olish yoki uni qayta hisoblashdan ko'ra tezroq, bu esa kirishning o'rtacha vaqtini kamaytiradi.
Birinchi marta kompyuter kontekstida "kesh" so'zi 1967 yilda ʼʼMM Systems Journal-da nashrga maqola tayyorlash paytida ishlatilgan. Maqolada IBM System / 360 seriyasidagi 85-modelda xotirani yaxshilash haqida so'z bordi. Jurnal muharriri Layl Jonson "yuqori tezlikda ishlaydigan bufer" dan ko'ra ko'proq tavsiflovchi atamani taklif qilishni so'radi, ammo g'oyalarning etishmasligi tufayli u "kesh" so'zini taklif qildi. Maqola 1968 yil boshida chop etilgan, mualliflar IBM tomonidan mukofotlangan, ularning ishlari tarqalib, keyinchalik yaxshilandi va tez orada "kesh" so'zi kompyuter adabiyotida umumiy qabul qilingan atama sifatida ishlatila boshlandi.
Ishlash
Kesh - bu kirish tezligini oshirish uchun mo'ljallangan, doimiy ravishda xotirada pastroq kirish tezligi (bundan keyin - "asosiy xotira"). Keshlash protsessorlar, qattiq disklar, brauzerlar va veb-serverlar tomonidan qo'llaniladi.

Agar asosiy xotiradagi ma'lumotlar keshdan mustaqil ravishda o'zgartirilsa, kesh kiritilishi ahamiyatsiz bo'lishi mumkin. Ma'lumotlar barqarorligini saqlaydigan keshlar orasidagi o'zaro ta'sirlashuv protokollari kesh muvofiqligi protokollari deb nomlanadi.

tahrirlash
CPU keshi
Tasodifiy kirish xotirasiga (RAM) kirishni minimallashtirish uchun markaziy protsessor birliklarining (CPU) bir qator modellari registrlarga qaraganda sekinroq. Operativ xotira tezligi CPU soat tezligidan sezilarli darajada past bo'lganda, kesh ish unumdorligini sezilarli darajada oshirishi mumkin. Kesh soatlarining tezligi odatda CPU chastotasidan bir oz kamroq.
Shuningdek qarang: Tarjima nazari buferi.
Kesh darajasi
CPU keshi bir necha darajalarga bo'linadi. Universal protsessorlar uchun - 3 tagacha. N + 1 darajali kesh odatda N darajasi keshiga qaraganda kattaroq va sekinroq bo'ladi.
Eng tezkor xotira birinchi darajali kesh - L1-kesh. Aslida, bu protsessorning ajralmas qismi, chunki u xuddi shu chipda joylashgan va funktsional bloklarning bir qismidir. Buyruqlar keshi va ma'lumotlar keshidan iborat. L1 keshi bo'lmagan ba'zi protsessorlar ishlay olmaydi. Boshqalarida siz uni o'chirib qo'yishingiz mumkin, ammo keyin protsessorning ishlashi sezilarli darajada pasayadi. L1 keshi protsessor chastotasida ishlaydi va umuman olganda, har bir soat tsikliga kirish mumkin (ko'pincha bir vaqtning o'zida bir nechta o'qish / yozishni bajarish ham mumkin). Kirish kechikishi odatda 2-4 yadro soat tsiklidan iborat. Hajmi odatda kichik - 128 KB dan oshmaydi.
Ikkinchi tezkor L2-kesh, ikkinchi darajali kesh. Odatda, u L1 singari chipda yoki yadro yaqinida, masalan, protsessor kartridjida (faqat uyali protsessorlarda) joylashgan. Eski protsessorlarda, anakartdagi chip chip. L2 keshining hajmi 128 Kb dan 1-12 MB gacha. Zamonaviy ko'p yadroli protsessorlarda, xuddi shu chipda joylashgan ikkinchi darajali kesh, umumiy xotiraga ega - har bir yadro uchun jami 8 MB, 2 MB hajm talab qilinadi. Odatda, yadroda joylashgan L2 keshining kechikish vaqti 8 dan 20 soatgacha. L1 keshidan farqli o'laroq, uni o'chirib qo'yish tizimning ishlashiga ta'sir qilmasligi mumkin. Shu bilan birga, cheklangan xotira zonasiga, masalan, ma'lumotlar bazasining kirishiga ko'p sonli kirish bilan bog'liq bo'lgan vazifalarni bajarishda o'nlab marta pasayishi mumkin.
Layer 3 keshi eng sekin va odatda protsessor yadrosidan alohida joylashgan, ammo u hajmi juda ta'sirli bo'lishi kerak - 32 MB. L3 keshi avvalgi keshlarga qaraganda sekinroq, ammo baribir tezkor xotiradan tezroq. Ko'p protsessor tizimlarida keng foydalaniladi.
Ikkinchi va uchinchi darajali keshlar matematik muammolarda, masalan, ko'pburchaklarni hisoblashda, ma'lumotlar miqdori kesh hajmidan kam bo'lganda juda foydali. Bunday holda siz darhol barcha ma'lumotlarni keshga yozib qo'yishingiz va keyin ularni qayta ishlashingiz mumkin.
Kesh assotsiativligi
Kesh xotirasining asosiy xususiyatlaridan biri - assotsiativlik darajasi uning mantiqiy segmentatsiyasini aks ettiradi. Gap shundaki, kerakli ma'lumotlarni qidirishda barcha kesh chiziqlarini ketma-ket izlash o'nlab soatlik tsikllarni talab qiladi va protsessorga o'rnatilgan xotiradan foydalanishning butun daromadini pasaytiradi. Shuning uchun, RAM hujayralari kesh chiziqlari bilan mahkam bog'langan (har bir satrda belgilangan manzillar to'plamidan ma'lumotlar mavjud), bu esa qidirish vaqtini sezilarli darajada kamaytiradi. Har bir RAM katakchasida bittadan ortiq kesh chiziqlar ulanishi kerak: masalan, n-kanali assotsiativlik, ba'zi RAM manzilidagi ma'lumotlar n-kesh joylarida saqlanishi mumkinligini anglatadi.
Kesh hajmi bir xil bo'lsa, katta assotsiativlik sxemasi eng tezkor, ammo eng samarali hisoblanadi.
Veb-keshlash
Tarmoq orqali ma'lumotni uzatish jarayonida veb-sahifalarni keshlashdan foydalanish mumkin - tez-tez so'raladigan hujjatlarni manba serveridan doimiy yuklab olishni oldini olish va trafikni kamaytirish maqsadida (oraliq) proksi-serverlarda yoki foydalanuvchi mashinalarida saqlash jarayoni. Shunday qilib, ma'lumot foydalanuvchiga yaqinlashadi. Keshlash HTTP sarlavhalari yordamida boshqariladi.
Shu bilan bir qatorda, veb-sahifalarni keshlash ma'lum bir saytning CMS yordamida katta trafik bilan server yukini kamaytirish uchun amalga oshirilishi mumkin. Keshlash xotirada ham, fayllar keshida ham amalga oshirilishi mumkin (fayllardagi kesh).
Ish natijalarini keshlash
Ko'pgina dasturlar har safar kerak bo'lganda ularni hisoblamasliklari uchun biron bir ishning oraliq yoki yordamchi natijalarini yozadilar. Bu ishni tezlashtiradi, ammo qo'shimcha xotirani (RAM yoki disk) talab qiladi. Bunday keshlashning namunasi ma'lumotlar bazasini indeksatsiya qilishdir.
RAM 0 dan 999 gacha bo'lgan raqamlardan iborat 1000 satrdan iborat va kesh faqat 100 satrdan iborat deb faraz qilaylik. 0, 100, 200, ..., 900 raqamlari bilan tezkor xotirani to'g'ridan-to'g'ri ko'rsatadigan keshda faqat CP-ning 0-satrida saqlanishi mumkin va boshqa joylarda, 1, 101, 201, ..., 901-qatorlar yo'q.
Operativ xotira - boshqaruv panelining 1-qatorida 99, 199, ..., 999 raqamlari bilan operativ xotiraning chiziqlari kesh xotirasining 99-qatorida saqlanadi Bunday kesh tashkiloti undagi kerakli ma'lumotlarni tezkor qidirishni ta'minlaydi: uning mavjudligini faqat bitta joyda tekshirish kerak. Biroq, bu holda KP quvvatidan to'liq foydalanilmaydi: kesh xotirasining bir qismi to'la bo'lmasligi mumkin bo'lsa ham, ketma-ket qo'ng'iroqlar paytida foydali ma'lumotlar undan chiqarib tashlanishi mumkin, masalan, operativ xotiraning 101, 301, 101 qatorlariga.