Cache MemoryMost PCs are held back

Cache Memory

Most PCs are held back not by the speed of their main processor, but by the time it takes to move data in and out of memory. One of the most important techniques for getting around this bottleneck is the memory cache.

The idea is to use a small number of very fast memory chips as a buffer or cache between main memory and the processor. Whenever the processor needs to read data it looks in this cache area first. If it finds the data in the cache then this counts as a 'cache hit' and the processor need not go through the more laborious process of reading data from the main memory. Only if the data is not in the cache does it need to access main memory, but in the process it copies whatever it finds into the cache so that it is there ready for the next time it is needed. The whole process is controlled by a group of logic circuits called the cache controller.

One of the cache controller's main jobs is to look after 'cache coherency' which means ensuring that any changes written to main memory are reflected within the cache and vice versa. There are several techniques for achieving this, the most obvious being for the processor to write directly to both the cache and main memory at the same time. This is known as a “write-through” cache and is the safest solution, but also the slowest.

The main alternative is the “write-back” cache which allows the processor to write changes only to the cache and not to main memory. Cache entries that have changed are flagged as 'dirty', telling the cache controller to write their contents back to main memory before using the space to cache new data. A write-back cache speeds up the write process, but does require a more intelligent cache controller.

Most cache controllers move a 'line' of data rather than just a single item each time they need to transfer data between main memory and the cache. This tends to improve the chance of a cache hit as most programs spend their time stepping through instructions stored sequentially in memory, rather than jumping about from one area to another. The amount of data transferred each time is known as the 'line size'.

How a Disk Cache Works

Disk caching works in essentially the same way whether you have a cache on your disk controller or you are using a software-based solution. The CPU requests specific data from the cache. In some cases, the information will already be there and the request can be met without accessing the hard disk.

If the requested information isn't in the cache, the data is read from the disk along with a large chunk of adjacent information. The cache then makes room for the new data by replacing old. Depending on the algorithm that is being applied, this may be the information that has been in the cache the longest, or the information that is the least recently used. The CPU's request can then be met, and the cache already has the adjacent data loaded in anticipation of that information being requested next.

Результаты (русский) 1:

Кэш-памятьБольшинство компьютеров проводятся обратно не скорость их основной процессор, а время, необходимое для перемещения данных в память и из нее. Один из самых важных методов для получения вокруг этого недостатка является кэш-памяти.Идея заключается в том, чтобы использовать небольшое количество чипов очень быстро памяти как буфер или кэш между основной памятью и процессором. Всякий раз, когда процессор должен считывать данные он выглядит в этой области кэша сначала. Если он находит данные в кэше это засчитывается как кэш, и процессор не нужно идти через более трудоемкий процесс чтения данных из основной памяти. Только если данные в кэше он нуждается для доступа к основной памяти, но в процессе он копирует то, что он находит в кэш, так что это там готовы в следующий раз, когда это необходимо. Весь процесс контролируется группой логических схем, называется контроллер кэша.Один из кэша контроллера основных рабочих мест должна выглядеть после «когерентности кэша», что означает обеспечение отразить любые изменения записываются в основной памяти в кэш и наоборот. Существует несколько методов для достижения этой цели, причем наиболее очевидным для процессора для записи непосредственно в кэш и памяти в то же время. Это известно как "write-through" кэш и безопасным решением, но самый медленный.Основной альтернативой является кэш «отложенной», которая позволяет процессору для записи изменений только в кэш, а не в основную память. Записи кэша, которые были изменены, помеченных как «грязные», рассказывая контроллер кэша для записи их содержимого обратно в основную память перед использованием пространства для кэширования новых данных. Кэш обратной записи ускоряет процесс записи, но требуют более интеллектуальный контроллер кэша.Большинство кэша контроллеров перемещение «линии» данных, а не только одного элемента каждый раз, когда они нуждаются для передачи данных между основной памятью и кэш. Это, как правило, улучшить шансы на попадание в кэш, поскольку большинство программ проводят свое время шагать через инструкции последовательно хранятся в памяти, вместо того, чтобы прыгать о из одной области в другую. Объем данных, передаваемых каждый раз известен как «размер строки».Как работает кэш дискаКэширования диска работает в основном так же, как ли у вас есть кэш на вашем контроллере диска или вы используете решение на основе программного обеспечения. ЦП запрашивает конкретные данные из кэша. В некоторых случаях там уже будет информация, и запрос может быть выполнено без доступа к диску.Если запрошенная информация не находится в кэше, данные считываются с диска вместе с большой кусок информации, прилегающие. Кэша затем делает комнату для новых данных, заменив старые. В зависимости от алгоритма, который применяется в настоящее время это может быть информация, которая была в кэше самый длинный, или информацию, которая является наименее недавно использованных. Процессора запрос затем могут быть удовлетворены, и кэш уже рядом данных, загруженных в ожидании этой информации запрашивается следующая.

Результаты (русский) 3:

кэш - память

большинство компьютеров находятся еще не в скорости их основной процессор, но к тому времени, нужно, чтобы передавать данные в и из памяти.одним из наиболее важных способов обойти это узкое место - это кэш - памяти.

идея состоит в том, чтобы использовать несколько очень быстро микросхемы памяти в качестве буфера или кэш между оперативной памяти и процессора.когда процессор нужно прочитать данные выглядит в этой области, во - первых, кэш.если он находит данные в кэш, то это считается "кэш попали и процессор не нужно идти через более трудоемкий процесс чтения данных с основной памяти.только в том случае, если данные не в кэш - это необходимость доступа к основной памяти,