Vikipediyadan, biypul ensiklopediya Navigatsiyaǵa ótiń Qıdırıwǵa ótiń

Kesh

vikipediyadan, biypul ensiklopediya

Navigatsiyaǵa ótiń Qıdırıwǵa ótiń

Bul termindiń basqa mánisleri bar, qarang: Kesh (ajıratıw ).

Kesh [1][2][3][4] yamasa kesh [5][6][7] (anglichan kesh, frantsuz keshchisidan - " jasırıw"; aytılıw etilgen [kæʃ]- " kesh") - tez isleytuǵın aralıq bufer so'ralishi múmkin bolǵan maǵlıwmatlardı óz ishine alǵan oǵan kirisiw. Maǵlıwmatlarǵa keshda kirisiw astelew yaddan yamasa uzaqtan derekten shiyki maǵlıwmatlardı alıwdan kóre tezirek boladı, lekin onıń kólemi túp maǵlıwmatlarǵa qaraǵanda talay sheklengen.

Quram

1. Tariyx

2 Funktsiya

3 Úskene úskenelerin ámelge asırıw

3. 1 CPU keshi

3. 1. 1 Protsessor kesh dárejeleri

3. 1. 2 Kesh assotsiativligi

3. 2 Sırtqı disklardı keshlash

4 Programmalıq támiynattı engiziw

4. 1 Keshni jazıw siyasatı

4. 1. 1 Kesh algoritmın jazıw

4. 2 Preemptiv algoritm

4. 3 Operatsion sistemanı keshlash

4. 4 Internet betlerin keshlash

4. 5 Jumıs penennátiyjelerin keshlash

5 Sonıń menen birge qarang

6 esletpeler

7 Ádebiyat

Tariyx

" Kesh" sózi birinshi ret 1967 jılda IBM Systems penenJournal jurnalında baspadan shıǵarıw ushın maqala tayarlaw waqtında kompyuter kontekstinde isletilingen. Bul maqala IBM System / 360 ceriyasining jaqınlasıp kiyatırǵan 85 -modelindegi yad kólemin jaqsılaw haqqında edi. Jurnal redaktorı Leyl Jonson " joqarı tezliktegi tampon" den kóre kóbirek xarakteristikalaytuǵın termindi soradı, lekin pikir etiwmasligi sebepli ol " kesh" sózin usınıs etdi. Maqala 1968 jıl basında baspa etilgen, avtorlar IBM tárepinen sıylıqlanǵan, olardıń dóretpeleri tarqatılǵan hám keyinirek rawajlanıwlastırılgan hám tez arada " kesh" sózi kompyuter ádebiyatında ulıwma qabıl etilgen termin retinde isletiline baslaǵan [8].

Islew

CPU yad keshining tiykarǵı yadqa kartası.

Kesh - bul kirisiw tezligi joqarı bolǵan yad bolıp, ol yadqa turaqlı kirisiw tezligi tómen bolǵan maǵlıwmatlarǵa kirisiwdi tezlestiriw ushın mólsherlengen (endigiden tekstte " tiykarǵı yad" dep júritiledi). Keshlash CPU, qattı disklar, brauzerler, veb -serverler, DNS penenhám WINS penentárepinen isletiledi.

Kesh bir qatar jazıwlardan ibarat. Hár bir jazıw maǵlıwmatlar elementi yamasa maǵlıwmatlar blokı (maǵlıwmatlardıń kishi bir bólegi) menen baylanıslı bolıp, bul maǵlıwmatlar yadınıń tiykarǵı yadı daǵı nusqası. Hár bir jazıwdıń identifikatori bar, ol ádetde teg dep ataladı, bul keshdagi elementler hám olardıń tiykarǵı yad daǵı nusqaları ortasındaǵı jazıwmalarni anıqlaydı.

Kesh -klient (CPU, veb -brauzer, operatsion sistema ) maǵlıwmatlarǵa kirgende, aldın kesh tekseriledi. Eger keshda soralıp atırǵan ob'ekt identifikatoriga sáykes keletuǵın identifikatori bolǵan jazıw tapılsa, ol halda keshdagi elementler isletiledi. Buǵan kesh zarbasi dep ataladı. Eger keshda so'ralgan maǵlıwmatlar elementi bolǵan jazıw tabılmasa, ol tiykarǵı yaddan keshga oqıladı hám keyingi qońırawlar ushın ámeldegi boladı. Buǵan keshni ótkerip jiberiw dep ataladı. Nátiyje tabılǵanda keshni urıw procenti urıw tezligi yamasa keshni urıw tezligi dep ataladı.

Mısalı, veb -brauzer jergilikli disk keshini so'ralgan URL -ga sáykes keletuǵın veb -bettiń jergilikli nusqasın tekseredi. Bul mısalda URL - identifikator, veb -bettiń mazmunı - maǵlıwmatlar elementleri.

Eger kesh kólemi sheklengen bolsa, ótkerip jiberilgen táǵdirde, bos jay bosatish ushın kirisiwdi bıykarlaw tuwrısında qarar qabıl etiliwi múmkin. Joq etiletuǵın jazıwdı tańlaw ushın hár túrlı aldınan tańlaw algoritmları qollanıladı.

Elementler keshda ózgertirilgende, olar tiykarǵı yadta jańalanadı. Keshdagi maǵlıwmatlardı jańalaw hám tiykarǵı yadtı jańalaw ortasındaǵı waqıt aralıǵı jazıw siyasatı dep ataladı.

Tezlik penen jazıw keshida hár bir ózgeris penentiykarǵı yad daǵı maǵlıwmatlardıń sinxron jańalanıwına alıp keledi.

Keyin basıp qaytarıw (yamasa keyin basıp qaytarıw ) keshida, ob'ekt waqıtı -waqıtı menen yamasa klienttiń sorawina qaray shıǵarılǵanda jańalanıw payda boladı. Ózgertirilgen maǵlıwmatlar elementlerin gúzetip barıw ushın kesh jazıwları ózgertiw bayraǵın saqlaydı (ózgertirilgen yamasa patas ). Qayta qayta tiklew keshini ótkerip jiberiw ushın tiykarǵı yadqa eki kirisiw kerek bolıwı múmkin: birinshisi-keshdan jazılǵan maǵlıwmatlardı jazıw, ekinshisi-kerekli maǵlıwmatlar elementin oqıw.

Eger tiykarǵı yad daǵı maǵlıwmatlardı keshdan ǵárezsiz túrde ózgertiw múmkin bolsa, ol jaǵdayda kesh jazıwı áhmiyetsiz bolıp qalıwı múmkin. Maǵlıwmatlar izbe-izligin saqlaytuǵın keshlar ortasındaǵı baylanıs protokolları keshni muwapıqlastırıw protokolları dep ataladı.

Úskeneni ámelge asırıw

CPU kesh

Tiykarǵı maqala : protsessor keshi

Protsessorlarning islew chastotasınıń asıwı hám operativ yad (RAM) tómen sistemasınıń islewiniń asıwı sebepli maǵlıwmatlar uzatıw interfeysi esaplaw sistemasınıń to'sig'iga aylandı.

Operativ yad tezligi, protsessor saat tezliginen talay tómen bolsa, operativ yadtı sezilerli dárejede asırıwı múmkin. Bir qatar protsessor modellerinde tosınarlı yad (RAM) ga kirisiw waqtın minimallastırıw ushın óz keshi bar, bul bolsa registrlarga qaraǵanda astelew (bul registrlar hám kirisiw -shıǵıw buferlerin nol dárejeli kesh dep esaplaw múmkin). Kesh yadınıń tezligi ádetde CPU saatınan kem emes.

virtual mánzillerdi qollap -quwatlaytuǵın protsessorlar kóbinese kishi, joqarı tezliktegi awdarma buferin (TLB) usınıs etedi. Onıń tezligi zárúrli, sebebi hár bir yad kiriwinde soraw ótkeriledi.

Hár qıylı keshlar (bir hám bir neshe protsessorlar) ortasında sinxronizatsiya mashqalası keshning izbe-izligi menen sheshiledi.

Túrli dárejedegi keshlar yamasa olar aytqanı sıyaqlı, kesh arxitekturaları ortasında maǵlıwmat almaslawdıń ush variantı ámeldegi: inklyuziv, eksklyuziv hám eksklyuziv emes. Eksklyuziv kesh yadı keshning túrli dárejelerinde jaylasqan maǵlıwmatlardıń ayriqshalıǵın názerde tutadı (AMD ábzallaw ).

Eksklyuziv bolmaǵan keshlarda olar ózlerin qálegenshe tutıwları múmkin.

Protsessor kesh dárejeleri

CPU keshi bir neshe dárejelerge bólinedi. Keshlarning maksimal sanı - tórtew. Házirgi waqıtta ulıwma maqsetli protsessor dárejeleri sanı ush bolıwı múmkin. N + 1 dárejeli keshlar ádetde N dárejeli keshlarga qaraǵanda kirisiw hám maǵlıwmatlardı uzatıw tezliginde úlken hám astelew.

Eń tez L1 kesh (1 -dárejeli kesh). Tiykarınan, bul protsessorning ajıralmaytuǵın bólegi, sebebi ol bir qálipte jaylasqan hám funktsional bloklardıń bir bólegi bolıp tabıladı. Zamanagóy protsessorlarda L1 ádetde eki keshga bólinedi - buyrıqlar keshi hám maǵlıwmatlar keshi (Garvard arxitekturası ). L1 bolmaǵan protsessorlarning kópshiligi isley almaydı. L1 protsessor chastotasında isleydi hám ulıwma, oǵan hár bir saat ciklı arqalı kirisiw múmkin. Kóbinese bir waqtıniń ózinde bir neshe oqıw / jazıw operatsiyaların orınlaw múmkin.

Ekinshi eń operativ L2 keshi bolıp tabıladı, ol L1 sıyaqlı ádetde protsessor menen bir qálipte jaylasqan. Protsessorlarning dáslepki versiyalarında L2 anakartda bólek yad chiplari kompleksi retinde engizilgen. L2 kólemi 128 Kbaytdan 1-12 Mbaytgacha. Zamanagóy kóp yadrolı protsessorlarda, L2 keshi birdey kristalda jaylasqan, bólek yad - ulıwma kesh kólemi n MB, hár bir yadrosı n / s penenMB ga iye, bul erda c - protsessor yadroları sanı.

L3 keshi eń aste, lekin kútá úlken bolıwı múmkin - 24 MB den artıq. L3 aldınǵı keshlarga qaraǵanda astelew, lekin baribir RAMga qaraǵanda talay tezirek. Kóp protsessorli sistemalarda ol keń qollanıladı hám hár túrlı L2 maǵlıwmatların sinxronlashtirish ushın mólsherlengen.

Tórtinshi dárejeli kesh ámeldegi, odan paydalanıw tek kóp protsessorli joqarı jemisdorlikdagi serverler hám tiykarǵı kadrlar ushın oqlanadi. Ádetde ol bólek mikrosxemada ámelge asıriladı.

Kesh assotsiativligi

Kesh yadınıń tiykarǵı qásiyetlerinen biri - assotsiativlik dárejesi onıń logikalıq segmentatsiyasini sáwlelendiredi, óytkeni sonda, kerekli maǵlıwmatlardı qıdırıwda barlıq kesh liniyalarining ketma -ket tákirarlanıwı o'nlab saat cikllerin talap etedi hám barlıq dáramatlardı biykar etedi. CPU ishine ornatılǵan yaddan paydalanıw. Sol sebepli, RAM kletkaları kesh qatarları menen qattı baylanısqan (hár bir qatarda anıqlanǵan mánziller kompleksinen maǵlıwmatlar bolıwı múmkin), bul qıdırıw waqtın sezilerli dárejede azaytadı.

Kesh kólemi birdey bolsa, assotsiativligi joqarı bolǵan sxema eń kem tez, lekin eń nátiyjeli boladı (tórtew ipdan keyin, hár bir tema ushın " ayriqsha nátiyjelililik" aspaydı ).

Sırtqı yadtı keshlash

Kóplegen periferik yad apparatları jumıstı tezlestiriw ushın ishki keshdan paydalanadı, atap aytqanda, qattı disklar 1 den 256 MB ge shekem bolǵan kesh yaddan paydalanadı (NCQ / TCQ qollap -quwatlanatuǵın modeller sorawlardı saqlaw hám qayta islew ushın isletiledi), CD / DvD / BD oqıwshı diskları qayta kirisiwdi tezlestiriw ushın maǵlıwmattı kesh oqıydı.

Operatsion sistema RAMning bir bólegin disk operatsiyaları keshi retinde de isletedi (mısalı, óz kesh yadı bolmaǵan sırtqı apparatlar ushın, sonday-aq qattı disklar, flesh yad hám disketalar ushın ). Kóbinese barlıq biypul (processlerge ajratilmagan) RAM qattı disklardı keshlash ushın usınıs etiledi.

Sırtqı drayverlarni keshlash tómendegi faktorlarǵa baylanıslı.

protsessorning operativ yadqa kirisiw tezligi sırtqı drayvlar yadına qaraǵanda júz yamasa odan kóp ret joqarı ; disktı saqlaw úskeneleri (qattı, mayısqaq, optikalıq disklar ) dıń islewi bir neshe izbe-iz jaylasqan bloklardı oqıw -jazıw waqtında maksimal boladı hám disktaǵı hár túrlı jaylarǵa bir sorawlar menen sezilerli dárejede azayadı, bul bolsa mexanik bas penenaydawshınıń háreketsizligi menen baylanıslı.

sırtqı drayvlarning hár qıylı yad bloklarına kirisiwdiń júdá tegis emes chastotası :

bloklardıń bir bólegin oqıw hám jazıw ushın bir waqtıniń ózinde bir neshe processlerden paydalanıw (mısalı, maǵlıwmatlar bazalarında )

birpara bloklardı júdá tez oqıw (indeksli fayllar, fayl sistemasındaǵı kataloglar )

birpara bloklardı júdá tez -tez jazıw (log faylları, jurnal faylları, maǵlıwmatlar bazaları ; fayl sisteması metadata).

Oqıw waqtında, kesh sizge bloktı bir ret oqıwǵa, keyininen barlıq processler ushın blokdıń bir nusqasın RAMda saqlawǵa hám blok quramın " bir demde" qaytarıwǵa múmkinshilik beredi (disktaǵı soraw menen salıstırǵanda ). " Aldınan soraw" texnikası ámeldegi - arqa fonda operatsion sistema keshga keyingi bloklardı da oqıydı (kerekli bloktan keyin).

Jazıw waqtında kesh sizge qısqa jazıwlardı úlken kólemli disklarǵa gruppalaw imkaniyatın beredi, olar drayvlar tárepinen jáne de nátiyjeli qayta islenedi yamasa aralıq ózgertiwlerdi jazıwdan saqlanadı. Bunday halda, blokdıń barlıq aralıq jaǵdayları operativ yaddan kórinedi.

Sırtqı yad apparatların keshlash I / Ol isletiliwin optimallastırıw arqalı sistema jumıs peneniskerligin sezilerli dárejede asıradı. Bul texnologiyanıń abzallıǵı ashıq (programmalarǵa kórinbes) disk yadınan paydalanıwdı avtomatikalıq optimallastırıw bolıp tabıladı, usınıń menen birge fayllar menen isleytuǵın qosımshalardıń mantig'i ózgermeydi.

Jazıwdı keshlashning nasharlıǵı - bul programmadan jazıw sorawı hám disktı diskka jazıw ortasındaǵı waqıt aralıǵı, sonıń menen birge jazıw rejiminiń ózgeriwi, bul maǵlıwmattı joǵatılıwına yamasa dúzılıwlardıń uyqas penenkelmewine alıp keliwi múmkin. islemey qalıwı yamasa sistemanıń isten shıǵıwı. Májburiy udayı tákirarlanatuǵın sinxronizatsiya (ózgertirilgen kesh qatarların jazıw ) hám fayl sistemasın jurnalǵa jazıw arqalı bul mashqala yumshatiladi.

Programmalıq támiynattı ámelge asırıw

Jazıw siyasatın keshlash

Maǵlıwmattı oqıtıp atırǵanda, kesh yadı anıq islew paydasın beredi. Maǵlıwmattı jazıwda dáramattı tek isenimliligin tómenletiw ornına alıw múmkin. Sol sebepli, túrli qosımshalar ol yamasa bul kesh jazıw siyasatın tańlawı múmkin.

Jazıw keshining eki tiykarǵı siyasatı ámeldegi-jazıw hám qaytarıw :

Jazıw - jazıw tuwrınan -tuwrı tiykarǵı yadqa jazıladı (hám keshda tákirarlanadı ), yaǵnıy jazıw keshlanmagan.

Lazy jazıw - maǵlıwmatlar keshga jazıladı. Tiykarǵı yadqa jazıw keyin ámelge asıriladı (waqıt ótiwi menen yamasa waqıt tawısıwı menen), bir operatsiya daǵı qońsılas ketekshelerge bir neshe jazıw ámellerin gruppalaw. Qayta jazıw texnologiyası tiykarǵı yad daǵı maǵlıwmatlardı bir muncha waqıt áhmiyetsiz etedi, bul áhmiyetsiz zatlar protsessorning ózi ushın sezilmaydi, lekin sistema avtobusining basqa ustası (DMA basqarıwshısı, PCI avtobus penenustası ) yadına kirisiwden aldın. yadqa májbúran jazılıwı kerek. Qayta jazıwdı kóp protsessorli sistemada isletgende, túrli protsessorlarning keshlari izbe-iz bolıwı kerek (yamasa protsessorlar birdey keshdan paydalanıwı kerek).

Lazy jazıw keshining algoritmı

Daslep, barlıq bufer bas betları biypul dizimge jaylastırılǵan. Eger process penenbloktı oqıwdı yamasa ózgertiwdi qálese, ol tómendegi algoritmdı atqaradı :

hash kesteinde berilgen nomer menen bufer basın tabıwǵa háreket etedi;

eger qabıl etilgen bufer bánt bolsa, ol onıń shıǵarılishini kutadi;

eger bufer xesh -kestede tabılmasa, ol bos dizimdiń quyrıqınan birinshi buferdi aladı ;

eger bos buferler dizimi bos bolsa, ol halda aldınan algoritm atqarıladı (tómenge qarang);

eger qabıl etilgen bufer " patas" dep belgilengen bolsa, bufer quramın sırtqı yadqa asinxron jazıwdı ámelge asıradı.

buferdi, eger ol jaylastırılǵan bolsa, xesh -kesteden alıp taslaydı ;

buferdi jańa cifrlı xash kesteine jaylastıradı.

Process penenalınǵan buferge maǵlıwmatlardı oqıydı jáne onı bosatadi. Modifikatsiya etilgen táǵdirde, process penenbuferdi bosatishdan aldın onı patas dep belgileydi. Qashan azat bolsa, bufer erkin dizimdiń basına qóyıladı.

Sonday etip: eger process penenbuferge birpara bloklardı oqıǵan bolsa, bul bloktı oqıtıp atırǵanda basqa process penenRAMda bufer tabıwı múmkinshiligı úlken;

sırtqı yadqa maǵlıwmatlardı jazıw tek " taza" buferler etarli bolmaǵanda yamasa soraw boyınsha ámelge asıriladı.

Aldın alıw algoritmı

Tiykarǵı maqala : Keshlash algoritmları

Eger biypul dizim bos bolsa, buferdi shıǵarıw algoritmı atqarıladı. Shıǵarıw algoritmı kesh islewine sezilerli tásir kórsetedi. Tómendegi algoritmlar ámeldegi:

Taymer járdeminde ámelge asıriladı :

LRU (anglichan eń kem isletilingen) - eń uzaq isletilmagan bufer aldınan ajıratılǵan ;

MRU (aqırǵı isletilingen) - aqırǵı isletilingen bufer aldınan ajıratılǵan ;

Esaplaǵısh járdeminde ámelge asıriladı :

LFU (anglichan) (anglichan tilinde kem isletiledi) - eń kem isletiletuǵın bufer aldınan ajıratılǵan ;

ARC (Anglichan tili) (Anglichan maslasıwshı almastırıw keshi) - bul IBM tárepinen patentlengen LRU hám LFOnı birlestirgen jay almastırıw algoritmı.

Qaysı algoritm maǵlıwmatlar keshlash strategiyasına baylanıslı. Eger maǵlıwmatlar tez arada qayta isletiliwi kepilliklansa, LRU eń nátiyjeli esaplanadı. Eger maǵlıwmatlar tez arada qayta isletilmasligi kepillik berilgen bolsa, MRU eń nátiyjeli esaplanadı. Eger qosımsha málim bir maǵlıwmatlar kompleksin keshlash strategiyasın anıq kórsetsa, ol halda kesh eń nátiyjeli isleydi.

Operatsion sistemanı keshlash

RAM keshi tómendegi elementlerden ibarat :

tiyisli sırtqı yad apparatınıń maǵlıwmatlar blokına teń bolǵan buferlerge bólingen operativ yad betleri kompleksi;

tiyisli bufer jaǵdayın xarakteristikalaytuǵın bufer bas betları kompleksi;

blok nomeriniń bas betqa sáykesligin óz ishine alǵan xash kestesi;

biypul bufer dizimleri.

Internet betlerin keshlash

Maǵlıwmattı tarmaq arqalı uzatıw processinde Internet -betlerdi keshlashdan paydalanıw múmkin - tez -tez soralatuǵın hújjetlerdi (aralıq ) proksi -serverlerde yamasa paydalanıwshınıń mashinasında olardı derek serverinen turaqlı júkleniwiniń aldın alıw hám trafikni kemeytiw maqsetinde saqlaw procesi. Sonday etip, maǵlıwmat paydalanıwshılarǵa jaqınlasadı. Keshlash HTTP bas betları járdeminde basqarıladı.

Usınıń menen bir qatarda, joqarı trafikka iye bolǵan server degi júkti kemeytiw ushın veb -betlerdi málim sayttıń CMS penenjárdeminde keshlash múmkin. Keshlash yadta da, fayl keshida da ámelge asırılıwı múmkin [9]. Keshlashning nasharlıǵı sonda, bir brauzerde etilgen ózgerisler tezlik penen basqa brauzerde sáwlelendirilmasligi múmkin, bunda maǵlıwmatlar kesh yadınan alınadı.

Jumıs penennátiyjelerin keshlash

Kóp programmalar hár sapar kerek bolǵanda esaplamaslik ushın, jumıstıń aralıq yamasa járdemshi nátiyjelerin jazadılar. Bul jumıstı tezlestiredi, lekin qosımsha yad (RAM yamasa disk ) talap etiledi. Bunday keshlashga mısal - maǵlıwmatlar bazasın indekslew.

Sonıń menen birge qarang

Keshlash algoritmları

Keshning muwapıqlıǵı

Protsessor keshi

Esletpeler (tahrir)

1. Zaxarenko E. N., Komarova L. N., Nesheeva I. v. Shet sózlerdiń jańa sózligi. Moskva : 2003 jıl

2. Kompyuter pániniń túsindirme sózligi. Microsoft Press, orıs penentilindegi baspa, 1995 jıl

3.Pershikov v. I., Savinkov v. M. Informatika túsindirme sózligi / Túsindiriwlovchilar: Kand. fizikalıq mat. Pánler A. S. Markov hám doktor fiz.-matematika. Pánler I. v. Pottosin.- M.: Finans penenhám statistika, 1991.- 543 b.- 50 mıń nusqada.-ISBN 5-279 -00367-0.

3.Barkovskiy A. B. Anglichan-orıssha programmalastırıw hám informatika sózligi (túsindiriwleri menen).- M.: Orıs penentili, 1990.- 335 b.- 50 050 (qosımsha ) nusqa.-ISBN 5-200-01169 -3.

4. G. C. Stierxof, A. G. Devis. IBM sistemaları jurnalınıń tariyxı // Esaplaw tariyxınıń IEEE jılnamaları.- Yanvar 1998.- T. 20, No 1.- S. 29 -35.- doi: 10. 1109 / 85. 646206.