Kompyuter, afsuski, odamlardan olgan buyruqlarni darhol bajarmaydi. Ushbu jarayonni tezlashtirish uchun bir qator fokuslar qo'llaniladi va keshlash ular orasida faxrlanadi. Bu nima? Keshlangan ma'lumotlar nima? Bu jarayon aslida qanday sodir bo'ladi? Misol uchun, Samsung smartfonida keshlangan ma'lumotlar nima va u kompyuterdan qandaydir tarzda farq qiladimi? Keling, ushbu savollarga javob olishni boshlaylik.

Bu oraliq buferning nomi bo'lib, so'ralishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarga tezkor kirishni ta'minlaydi. Unda barcha ma'lumotlar mavjud. Muhim afzallik shundaki, siz barcha kerakli ma'lumotlarni keshdan asl xotiradan ko'ra tezroq olishingiz mumkin. Ammo muhim kamchilik bor - o'lcham. Keshlangan ma'lumotlar brauzerlar, qattiq disklar, protsessorlar, veb-serverlar, WINS va DNS xizmatlarida qo'llaniladi. Strukturaning asosi yozuvlar to'plamidir. Ularning har biri ma'lum bir element yoki ma'lumotlar bloki bilan bog'langan bo'lib, u asosiy xotirada bo'lganlarning nusxasi sifatida ishlaydi. Yozuvlarda moslikni aniqlash uchun foydalaniladigan identifikator (teg) mavjud. Keling, biroz boshqacha nuqtai nazardan qaraylik: Samsung yoki boshqa ishlab chiqaruvchining telefonida keshlangan ma'lumotlar nima? Ular kompyuterda yaratilganlardan farq qiladimi? Asosiy nuqtai nazardan - yo'q, farq faqat o'lchamda.

Foydalanish jarayoni

Mijoz (ular yuqorida sanab o'tilgan) ma'lumotlarni so'raganda, kompyuter qiladigan birinchi narsa keshni tekshirishdir. Agar u kerakli yozuvni o'z ichiga olsa, u ishlatiladi. Bunday hollarda zarba paydo bo'ladi. Vaqti-vaqti bilan keshdagi ma'lumotlar asosiy xotiraga ko'chiriladi. Ammo agar kerakli yozuv topilmasa, tarkib asosiy xotirada qidiriladi. Olingan barcha ma'lumotlar keshga o'tkaziladi, shunda keyinchalik unga tezroq kirish mumkin bo'ladi. So'rovlar muvaffaqiyatli bo'lgan foizga urish tezligi yoki urish tezligi deyiladi.

Ma'lumotlarni yangilash

Foydalanilganda, masalan, veb-brauzer sahifaning nusxasini topish uchun mahalliy keshni tekshiradi. Ma'lumotlarning cheklangan xususiyatini hisobga olgan holda, o'tkazib yuborilgan taqdirda, bo'sh joyni bo'shatish uchun ma'lumotlarning bir qismini yo'q qilish to'g'risida qaror qabul qilinadi. Aynan nima o'zgartirilishini aniqlash uchun turli ko'chirish algoritmlari qo'llaniladi. Aytgancha, agar Android-da keshlangan ma'lumotlar nima haqida gapiradigan bo'lsak, unda ko'pincha ular rasmlar va dastur ma'lumotlari bilan ishlash uchun ishlatiladi.

Yozib olish siyosati

Kesh tarkibi o'zgartirilganda, asosiy xotiradagi ma'lumotlar ham yangilanadi. Ma'lumotni kiritish o'rtasidagi kechikish yozuv siyosatiga bog'liq. Ikkita asosiy tur mavjud:

Darhol yozib olish. Har bir o'zgarish sinxron ravishda asosiy xotiraga yoziladi.
Kechiktirilgan yoki teskari yozish. Ma'lumotlar vaqti-vaqti bilan yoki mijozning iltimosiga binoan yangilanadi. O'zgartirish kiritilganligini kuzatish uchun ikkita holatga ega bo'lgan belgidan foydalaning: "iflos" yoki o'zgartirilgan. O'tkazib yuborilgan taqdirda asosiy xotiraga ikkita kirish mumkin: birinchisi keshdan o'zgartirilgan ma'lumotlarni yozish uchun, ikkinchisi esa kerakli elementni o'qish uchun ishlatiladi.

Shuningdek, oraliq buferdagi ma'lumotlar ahamiyatsiz bo'lib qolishi ham mumkin. Bu asosiy xotiradagi ma'lumotlar keshga o'zgartirishlar kiritmasdan o'zgarganda sodir bo'ladi. Barcha tahrirlash jarayonlarida izchillikni ta'minlash uchun muvofiqlik protokollari qo'llaniladi.

Zamonaviy qiyinchiliklar

Protsessorlar chastotasining ortishi va operativ xotiraning unumdorligi oshishi bilan yangi muammoli maydon paydo bo'ldi - interfeysning cheklovlari.Bilimli odam bundan nimani sezishi mumkin? Operativ xotiradagi chastota protsessordan past bo'lsa, kesh xotirasi juda foydali. Ularning ko'pchiligi operativ xotiraga kirish vaqtini qisqartirish uchun o'zlarining oraliq buferiga ega, bu registrlarga qaraganda sekinroq. Virtual manzillashni qo'llab-quvvatlaydigan protsessorlar ko'pincha kichik, lekin juda tez manzilni tarjima qilish buferini o'z ichiga oladi. Ammo boshqa hollarda, kesh juda foydali emas va ba'zida faqat muammolarni keltirib chiqaradi (lekin bu odatda professional bo'lmaganlar tomonidan o'zgartirilgan kompyuterlarda bo'ladi). Aytgancha, smartfon xotirasida keshlangan ma'lumotlar nima ekanligi haqida gapirganda, shuni ta'kidlash kerakki, qurilma kichik o'lchamlari tufayli yangi miniatyura kesh ilovalarini yaratish kerak. Hozirgi vaqtda ba'zi telefonlar o'n yil avvalgi ilg'or kompyuterlar parametrlariga o'xshash parametrlarga ega - va ularning o'lchamlari qanday farq qiladi!

Turli buferlar o'rtasida ma'lumotlarni sinxronlash

Inklyuziv. Kesh har qanday tarzda harakat qilishi mumkin.
Eksklyuziv. Har bir alohida holat uchun ishlab chiqilgan.
Eksklyuziv bo'lmagan. Keng tarqalgan standart.

Keshlash darajalari

Ularning soni odatda uch yoki to'rtta. Xotira darajasi qanchalik baland bo'lsa, u shunchalik katta va sekinroq bo'ladi:

L1 kesh. Eng tez kesh darajasi birinchisidir. Aslida, u protsessorning bir qismidir, chunki u bitta chipda joylashgan va funktsional bloklarga tegishli. Odatda ikki turga bo'linadi: ko'rsatmalar keshi va ma'lumotlar keshi. Aksariyat zamonaviy protsessorlar bu darajasiz ishlamaydi. Ushbu kesh protsessor chastotasida ishlaydi, shuning uchun unga har soat siklida kirish mumkin.
L2 kesh. Odatda oldingi bilan birga joylashgan. Bu umumiy xotira. Uning qiymatini bilish uchun siz ma'lumotlarni keshlash uchun ajratilgan butun hajmni protsessorda mavjud bo'lgan yadrolar soniga bo'lishingiz kerak.
L3 kesh. Sekin, lekin eng katta qaram kesh. Odatda 24 MB dan ortiq. Turli ikkinchi darajali keshlardan keladigan ma'lumotlarni sinxronlashtirish uchun foydalaniladi.
L4 kesh. Foydalanish faqat yuqori unumdor ko'p protsessorli meynfreymlar va serverlar uchun oqlanadi. U alohida chip sifatida sotiladi. Agar siz Samsung smartfonida ma'lumotlarni keshlash nima ekanligi haqida savol bersangiz va unda shu darajani qidirayotgan bo'lsangiz, shuni aytishim mumkinki, biz 5 yil davomida juda shoshqaloq edik.

Kesh assotsiativligi

Bu asosiy xususiyatdir. Keshlangan ma'lumotlarning assotsiativligi mantiqiy segmentatsiyani ko'rsatish uchun zarur. Bu, o'z navbatida, barcha mavjud liniyalarni ketma-ket sanab o'tish o'nlab soat tsikllarini olishi va barcha afzalliklarni inkor etishi sababli kerak. Shuning uchun, qidiruv vaqtini qisqartirish uchun ma'lumotlarni keshlash uchun RAM hujayralarining qattiq bog'lanishi qo'llaniladi. Agar biz bir xil hajmga ega bo'lgan, ammo assotsiativligi har xil bo'lgan oraliq buferlarni solishtirsak, u holda kattaroqi kamroq tez ishlaydi, lekin sezilarli o'ziga xos samaradorlikka ega.

Xulosa

Ko'rib turganingizdek, keshlangan ma'lumotlar kompyuteringizga ma'lum sharoitlarda tezroq harakat qilish imkonini beradi. Ammo, afsuski, hali uzoq vaqt davomida ishlanishi mumkin bo'lgan juda ko'p jihatlar mavjud.

Kesh bilan ishlash sxemasi

Kesh - bu kattaroq bo'lgan maxsus ajratilgan kichik xotira maydoni valyuta kursi an'anaviy ma'lumotlarga qaraganda. U ko'rinishda mavjud nomuvofiqliklar protsessorlarning hisoblash quvvati va standart xotira saqlash qurilmalaridan ma'lumotlarni o'qish tezligi o'rtasida.

Rivojlanish uchun hajmlarni oshirish kerak edi ma'lumotlarni saqlash, ularning qayta ishlash tezligi esa kompyuterlar paydo bo'lganidan beri orqada qolgan. Aynan shuning uchun bunday "ko'prik" ishlab chiqilgan. Kesh xotirasiga ma'lumot kiritish jarayoni "deb ataladi. keshlash" Aslida, shuning uchun buni o'z vaqtida qilish juda muhimdir. tozalash- o'qish samaradorligini saqlash.

Brauzerlarda keshlash

Brauzerni keshlash algoritmi

Ko'pincha, keshlash haqida gapirganda, ko'p odamlar eslashadi kesh-fayllar brauzerlarda. Va bu ajablanarli emas, chunki ularni tozalash foydalanuvchilarga xatolar yuzaga kelganda beriladigan asosiy maslahatlardan biridir.

To'planib bormoqda ular ko'rilgan saytlar soni bilan birga - ulardan ma'lumotlarning bir qismi kesh xotirasiga yuklanadi va shu bilan ikkita gol: tezlikni oshirmoq umumiy yuklash vaqti va pasayish tarmoq trafigini yuklash. Saytga qayta kirganingizda, bu sodir bo'ladi imtihon server va mijoz o'rtasidagi ma'lumotlarning dolzarbligi to'g'risida. Veb-sahifa yaratuvchisi nima saqlanishi va nima bo'lmasligini hal qiladi.

Windows-da kesh

Windows operatsion tizimlarida kesh fayllari juda ko'p joy egallaydi. Saqlanadi har xil vaqtinchalik fayllar dasturni ishga tushirish yoki o'zgartirishdan keyin yaratilgan, oldindan ko'rish tasvirlar va musiqiy kompozitsiyalar, tiklash nuqtalari OS.

Bu jarayonni boshqaradi, deb ataladi kassa menejeri, vaqti-vaqti bilan qutuladi ahamiyatsiz manbalardan. Bundan tashqari, aynan shu chastota asosiy omil hisoblanadi. samarali ish: agar fayllar tez-tez o'chirilsa, tizim ularni qayta o'qish vaqtini behuda sarflaydi va agar juda kam bo'lsa, yangi ma'lumotlar uchun joy qolmaydi.

Android-da kesh

Android operatsion tizimiga ega smartfonlarda vaziyat o'xshash ko'rinadi, bitta muhim "lekin" - taqdim etilgan xotira miqdori ancha past shaxsiy kompyuterga qaraganda. Bundan tashqari, dasturlarni ishga tushirgandan so'ng, ular laganda ro'yxatida saqlanadi, keyin ularni qayta o'rnatish mumkin. kengaytirish, oxirgi sessiyada kiritilgan barcha saqlangan o'zgarishlar bilan.

Afsuski, OS keraksiz fayllarni tozalashda juda yaxshi ish qilmaydi, shuning uchun ilovalar uzoq vaqt ishlatilsa ishlamasligi mumkin. noto'g'ri, va telefonning o'zi sezilarli darajada kamayadi. Buning oldini olish uchun uchinchi tomon xizmatlaridan foydalanish tavsiya etiladi dasturlar, tozalashni amalga oshiradigan, masalan, Clean Master.

Bu atamaning boshqa maʼnolari ham bor, qarang: Kesh (maʼnolari).

Kesh yoki kesh(inglizcha) kesh, fr dan. kesh- "yashirish"; "kesh" deb talaffuz qilinadi) - bu so'ralishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan tezkor kirish oraliq bufer. Keshdagi ma'lumotlarga kirish sekinroq xotiradan yoki masofaviy manbadan manba ma'lumotlarini olishdan ko'ra tezroq, lekin uning hajmi manba ma'lumotlarini saqlash bilan solishtirganda sezilarli darajada cheklangan.

Hikoya

"Kesh" so'zi birinchi marta kompyuter kontekstida 1967 yilda IBM Systems Journalda nashrga maqola tayyorlash paytida ishlatilgan. Maqolada IBM System/360 seriyasining ishlab chiqilgan 85 modelidagi xotirani yaxshilash haqida so'z bordi. Jurnal muharriri Layl Jonson “yuqori tezlikdagi bufer”dan ko‘ra ko‘proq tavsiflovchi atama so‘radi, biroq g‘oyalar yo‘qligi sababli uning o‘zi “kesh” so‘zini taklif qildi. Maqola 1968 yil boshida nashr etilgan, mualliflar IBM mukofoti bilan taqdirlangan, ularning ishlari keng tarqalgan va keyinchalik takomillashtirilgan va tez orada "kesh" so'zi kompyuter adabiyotida keng tarqalgan atama bo'lib qolgan.

Operatsiya

CPU xotira keshini asosiy xotiraga solishtirish.

Kesh - bu tezkor kirish tezligiga ega xotira bo'lib, doimiy ravishda xotirada joylashgan ma'lumotlarga kirish tezligi sekinroq (keyingi o'rinlarda "asosiy xotira" deb yuritiladi) tezlashtirish uchun mo'ljallangan. Keshlash protsessorlar, qattiq disklar, brauzerlar, veb-serverlar, DNS va WINS xizmatlari tomonidan qo'llaniladi.

Kesh yozuvlar to'plamidan iborat. Har bir yozuv asosiy xotiradagi ma'lumotlar elementining nusxasi bo'lgan ma'lumotlar elementi yoki ma'lumotlar bloki (ma'lumotlarning kichik qismi) bilan bog'langan. Har bir yozuvda keshdagi ma'lumotlar elementlari va asosiy xotiradagi ularning nusxalari o'rtasidagi yozishmalarni aniqlaydigan, ko'pincha teg deb ataladigan identifikator mavjud.

Kesh mijozi (CPU, veb-brauzer, operatsion tizim) ma'lumotlarga kirganda, birinchi navbatda kesh tekshiriladi. Agar keshda so'ralgan ma'lumotlar elementining identifikatoriga mos keladigan identifikatorli yozuv topilsa, keshdagi ma'lumotlar elementlari ishlatiladi. Bu holat deyiladi kesh zarbasi. Agar so'ralgan ma'lumotlar elementini o'z ichiga olgan yozuv keshda topilmasa, u asosiy xotiradan keshga o'qiladi va keyingi kirish uchun mavjud bo'ladi. Bu holat deyiladi kesh miss. Unda natija topilganda keshga kirish foizi deyiladi urish tezligi, yoki urish tezligi keshlash uchun.

Masalan, veb-brauzer so'ralgan URL manziliga mos keladigan veb-sahifaning mahalliy nusxasi mavjudligini tekshirish uchun o'zining mahalliy disk keshini tekshiradi. Ushbu misolda URL identifikator, veb-sahifaning mazmuni esa ma'lumotlar elementlari hisoblanadi.

Agar kesh hajmi cheklangan bo'lsa, u holda o'tkazib yuborilgan bo'lsa, bo'sh joyni bo'shatish uchun ba'zi yozuvlarni bekor qilish to'g'risida qaror qabul qilinishi mumkin. Qaysi yozuvni bekor qilishni tanlash uchun turli ko'chirish algoritmlari qo'llaniladi.

Keshdagi ma'lumotlar elementlari o'zgartirilganda, ular asosiy xotirada yangilanadi. Keshdagi ma'lumotlarni o'zgartirish va asosiy xotirani yangilash o'rtasidagi kechikish yozish siyosati deb ataladigan usul bilan boshqariladi.

bilan keshda darhol yozib olish har bir o'zgarish asosiy xotiradagi ma'lumotlarning sinxron yangilanishiga olib keladi.

bilan keshda kechiktirilgan ro'yxatga olish(yoki qayta yozing) yangilanish ma'lumotlar elementi vaqti-vaqti bilan yoki mijozning iltimosiga binoan chiqarib yuborilganda sodir bo'ladi. O'zgartirilgan ma'lumotlar elementlarini kuzatib borish uchun kesh yozuvlari o'zgartirish bayrog'ini saqlaydi ( o'zgardi yoki "iflos"). Qayta yozish keshini o'tkazib yuborish asosiy xotiraga ikkita kirishni talab qilishi mumkin: birinchisi keshdan almashtiriladigan ma'lumotlarni yozish uchun, ikkinchisi esa kerakli ma'lumot elementini o'qish uchun.

Agar asosiy xotiradagi ma'lumotlar keshdan mustaqil ravishda o'zgartirilishi mumkin bo'lsa, u holda kesh yozuvi bo'lishi mumkin ahamiyatsiz. Ma'lumotlarning izchilligini saqlaydigan keshlar o'rtasidagi aloqa protokollari deyiladi kesh-kogerentlik protokollari.

Uskunani amalga oshirish

CPU keshi

Asosiy maqola: CPU keshi

Protsessorlarning ishlash chastotasining ortishi va tasodifiy xotira (RAM) quyi tizimi unumdorligi oshishi tufayli ma'lumotlarni uzatish interfeysi hisoblash tizimining darbog'iga aylandi.

Operativ xotira tezligi protsessor soat tezligidan sezilarli darajada past bo'lsa, kesh xotirasi sezilarli ishlash afzalliklarini berishi mumkin. Ba'zi protsessor modellari tasodifiy kirish xotirasiga (RAM) kirish vaqtini minimallashtirish uchun o'z keshiga ega, bu registrlarga qaraganda sekinroq (bu registrlar va kiritish-chiqarish buferlari 0-darajali kesh deb hisoblanishi mumkin). Kesh xotirasi uchun soat tezligi odatda protsessor tezligidan kam emas.

Virtual manzillashni qo'llab-quvvatlaydigan protsessorlar ko'pincha kichik, yuqori tezlikda tarjima buferini (TLB) o'z ichiga oladi. Uning tezligi muhim, chunki u har bir xotiraga kirishda so'ralgan.

Turli keshlar (bir va bir nechta protsessorlar) o'rtasidagi sinxronizatsiya muammosi kesh kogerentligi bilan hal qilinadi.

Turli darajadagi keshlar yoki ular aytganidek, kesh arxitekturalari o'rtasida ma'lumot almashishning uchta varianti mavjud: inklyuziv, eksklyuziv va eksklyuziv.

Eksklyuziv kesh xotirasi turli kesh darajalarida joylashgan ma'lumotlarning o'ziga xosligini nazarda tutadi (AMD tomonidan afzal ko'riladi).

Eksklyuziv bo'lmagan keshda ular o'zlarini xohlagancha tutishlari mumkin.

Kesh darajalari

CPU keshi bir necha darajalarga bo'lingan. Keshlarning maksimal soni to'rtta. Universal protsessorda darajalar soni hozirda uchtaga yetishi mumkin. N+1-darajali keshlar odatda N-darajali keshlarga qaraganda kattaroq va kirish va ma'lumotlarni uzatish tezligida sekinroq.

Eng tez birinchi darajali kesh - L1 kesh (1-darajali kesh). Aslida, bu protsessorning ajralmas qismidir, chunki u bir xil chipda joylashgan va funktsional bloklarning bir qismidir. Zamonaviy protsessorlarda L1 odatda ikkita keshga bo'linadi - ko'rsatmalar keshi va ma'lumotlar keshi (Garvard arxitekturasi). L1 bo'lmagan protsessorlarning ko'pchiligi ishlamaydi. L1 protsessor chastotasida ishlaydi va umuman olganda, unga har bir soat siklida kirish mumkin. Ko'pincha bir vaqtning o'zida bir nechta o'qish / yozish operatsiyalarini bajarish mumkin.

Ikkinchi eng tez ikkinchi darajali kesh - L2 keshi, L1 kabi, odatda protsessor bilan bir xil chipda joylashgan. Protsessorlarning dastlabki versiyalarida L2 anakartda alohida xotira chiplari to'plami sifatida amalga oshiriladi. L2 hajmi 128 KB dan 1−12 MB gacha. Zamonaviy ko'p yadroli protsessorlarda bir xil chipda joylashgan ikkinchi darajali kesh alohida xotira hisoblanadi - umumiy kesh hajmi n MB, har bir yadro n/c MB ga ega, bu erda c - protsessor yadrolari soni.

Uchinchi darajadagi kesh eng kam tezdir, lekin u juda katta bo'lishi mumkin - 24 MB dan ortiq. L3 oldingi keshlarga qaraganda sekinroq, ammo operativ xotiradan sezilarli darajada tezroq. Ko'p protsessorli tizimlarda u umumiy qo'llaniladi va turli L2 lardan ma'lumotlarni sinxronlashtirish uchun mo'ljallangan.

To'rtinchi kesh darajasi mavjud bo'lib, undan foydalanish faqat ko'p protsessorli yuqori samarali serverlar va asosiy kadrlar uchun oqlanadi. Odatda u alohida chipda amalga oshiriladi.

Kesh assotsiativligi

Kesh xotirasining asosiy xususiyatlaridan biri - assotsiativlik darajasi uning mantiqiy segmentatsiyasini aks ettiradi, bu zarur ma'lumotlarni qidirishda barcha kesh qatorlarini ketma-ket qidirish o'nlab takt tsikllarini talab qilishi va barcha yutuqlarni inkor etishi bilan bog'liq. protsessorga o'rnatilgan xotiradan foydalanishdan. Shuning uchun operativ xotira xujayralari kesh satrlari bilan mahkam bog'langan (har bir satr belgilangan manzillar to'plamidan ma'lumotlarni o'z ichiga olishi mumkin), bu esa qidiruv vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi.

Bir xil kesh hajmi bilan, katta assotsiativlikka ega bo'lgan sxema eng kam tez, lekin eng samarali bo'ladi (to'rt ipli amalga oshirilgandan so'ng, har bir ip uchun "maxsus samaradorlik" ning o'sishi biroz oshadi).

Tashqi drayverlarni keshlash

Ko'pgina periferik xotira qurilmalari ishlashni tezlashtirish uchun ichki keshdan foydalanadi, xususan, qattiq disklar 1 dan 64 MB gacha kesh xotirasidan foydalanadi (NCQ/TCQ qo'llab-quvvatlovchi modellar undan so'rovlarni saqlash va qayta ishlash uchun foydalanadi), CD/DVD/BD o'quvchilari disklari ham keshdan foydalanadi. qayta kirishni tezlashtirish uchun ma'lumotlarni o'qing.

Operatsion tizim shuningdek, operativ xotiraning bir qismini diskdagi operatsiyalar uchun kesh sifatida ishlatadi (masalan, o'z keshi bo'lmagan tashqi qurilmalar, jumladan, qattiq disklar, flesh-xotiralar va floppi disklar uchun). Ko'pincha, qattiq diskni keshlash uchun barcha bepul (jarayonlarga ajratilmagan) RAM taqdim etiladi.

Tashqi diskni keshlashdan foydalanish quyidagi omillarga bog'liq:

Protsessorning operativ xotiraga kirish tezligi tashqi xotira qurilmalari xotirasiga qaraganda yuzlab yoki undan ortiq marta tezroq;
Diskni saqlash qurilmalarining (qattiq, floppi, optik disklar) ishlashi bir nechta ketma-ket bloklarni o'qish va yozishda maksimal darajada bo'ladi va diskdagi turli joylarga bitta so'rovlar bilan sezilarli darajada kamayadi, bu mexanik bosh haydovchining inertsiyasiga bog'liq.
tashqi disklarning turli xotira bloklariga kirishning juda notekis chastotasi:
1. bloklarning bir qismini bir vaqtning o'zida bir nechta jarayonlar bilan o'qish va yozish uchun ishlatish (masalan, ma'lumotlar bazalarida)
2. bloklarning bir qismini juda tez-tez o'qish (indeks fayllari, fayl tizimidagi kataloglar)
3. ba'zi bloklarni juda tez-tez yozib olish (jurnal fayllari, jurnallar, ma'lumotlar bazalari; fayl tizimining metama'lumotlari).

O'qilganda kesh blokni bir marta o'qish, so'ngra blokning bir nusxasini barcha jarayonlar uchun operativ xotirada saqlash va blokning mazmunini "bir zumda" qaytarish imkonini beradi (disk so'roviga nisbatan). "Oldindan so'rov" texnikasi mavjud - fonda operatsion tizim keyingi bir necha bloklarni (kerak bo'lganidan keyin) keshga o'qiydi.

Yozishda kesh qisqa yozishlarni kattaroq bo'lganlarga guruhlash imkonini beradi, ular drayvlar tomonidan samaraliroq qayta ishlanadi yoki oraliq o'zgarishlarni yozishni oldini oladi. Bunday holda, blokning barcha oraliq holatlari operativ xotiradan jarayonlarga ko'rinadi.

Tashqi xotira qurilmalarini keshlash I/U foydalanishni optimallashtirish orqali tizim ish faoliyatini sezilarli darajada yaxshilaydi. Texnologiyaning afzalligi shaffof (dasturlarga ko'rinmas) xotira va disklardan foydalanishni avtomatik optimallashtirish, fayllar bilan ishlaydigan ilovalar mantig'i o'zgarishsiz qoladi.

Yozishni keshlashning kamchiliklari dasturning yozish so'rovi va diskka haqiqatda yozilayotgan blok o'rtasidagi vaqt oralig'i, shuningdek yozishni bajarish tartibidagi o'zgarishlar bo'lib, bu ma'lumotlarning yo'qolishiga yoki elektr quvvati uzilib qolganda tuzilmalarning nomuvofiqligiga olib kelishi mumkin. yoki tizim osilib qoladi. Ushbu muammo majburiy davriy sinxronizatsiya (o'zgartirilgan kesh qatorlarini yozish) va fayl tizimlarini jurnalga yozish orqali engillashtiriladi.

Dasturiy ta'minotni amalga oshirish

Keshlash siyosatini yozing

Ma'lumotlarni o'qiyotganda, kesh xotira aniq ishlashni ta'minlaydi. Ma'lumotni yozib olishda daromadga faqat ishonchlilikni pasaytirish evaziga erishish mumkin. Shuning uchun turli ilovalar u yoki bu kesh yozish siyosatini tanlashi mumkin.

Ikkita asosiy kesh yozish siyosati mavjud - yozish va qayta yozish:

Wri-through - yozish to'g'ridan-to'g'ri asosiy xotiraga amalga oshiriladi (va keshga takrorlanadi), ya'ni yozish keshda saqlanmaydi.
Lazy yozish - ma'lumotlar keshga yoziladi. Asosiy xotiraga yozish keyinroq (oʻzgartirish vaqtida yoki vaqt oʻtgandan keyin) bir amalda bir nechta yozish operatsiyalarini qoʻshni kataklarga guruhlash orqali amalga oshiriladi. Qayta yozish texnologiyasi asosiy xotiradagi ma'lumotlarni bir muncha vaqt ahamiyatsiz qiladi; bu nomuvofiqliklar protsessorning o'zi uchun sezilmaydi, lekin boshqa tizim shinalari ustasi xotirasiga kirishdan oldin (DMA kontrolleri, bus-master PCI shina qurilmasi) keshni saqlash kerak. xotiraga majburan yozilgan. Ko'p protsessorli tizimda qayta yozishdan foydalanilganda, turli protsessorlarning keshlari izchil bo'lishi kerak (yoki protsessorlar bir xil keshni bo'lishishi kerak).

Qayta yozish kesh algoritmi

Dastlab, barcha bufer sarlavhalari bepul buferlar ro'yxatiga joylashtiriladi. Agar jarayon blokni o'qish yoki o'zgartirish niyatida bo'lsa, u quyidagi algoritmni bajaradi:

xesh-jadvalda berilgan raqam bilan bufer sarlavhasini topishga harakat qiladi;
agar qabul qilingan bufer band bo'lsa, uning chiqishini kutadi;
agar bufer xesh-jadvalda topilmasa, bepul ro'yxatning dumidan birinchi buferni oladi;
agar bepul buferlar ro'yxati bo'sh bo'lsa, u holda ko'chirish algoritmi bajariladi (pastga qarang);
agar qabul qilingan bufer "iflos" deb belgilangan bo'lsa, u bufer tarkibini tashqi xotiraga asinxron yozishni amalga oshiradi.
buferni xesh jadvalidan olib tashlaydi, agar u joylashtirilgan bo'lsa;
buferni yangi raqam bilan xesh jadvaliga joylashtiradi.

Jarayon qabul qilingan buferga ma'lumotlarni o'qiydi va uni bo'shatadi. O'zgartirilganda, jarayon buferni chiqarishdan oldin uni iflos deb belgilaydi. Bo'shatilganda, bufer bepul bufer ro'yxatining boshiga joylashtiriladi.

Shunday qilib:

agar jarayon ma'lum bir blokni buferga o'qigan bo'lsa, unda bu blokni o'qiyotganda boshqa jarayon operativ xotirada buferni topishi ehtimoli yuqori;
Ma'lumotlar tashqi xotiraga faqat "toza" buferlar etarli bo'lmaganda yoki so'rov bo'yicha yoziladi.

Oldini olish algoritmi

Asosiy maqola: Keshlash algoritmlari

Agar bepul buferlar ro'yxati bo'sh bo'lsa, u holda buferni chiqarish algoritmi bajariladi. Ko'chirish algoritmi kesh ishlashiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Quyidagi algoritmlar mavjud:

LRU (ingliz) Eng yaqinda foydalanilgan) - eng uzoq vaqt ishlatilmagan bufer chiqariladi;
MRU (ingliz) Eng so'nggi foydalanilgan) - oxirgi ishlatilgan bufer almashtiriladi;
LFU ( Ingliz) (inglizcha) Eng kam ishlatiladigan) - eng kam ishlatiladigan bufer chiqariladi;
ARC ( Ingliz) (inglizcha) Moslashuvchan almashtirish keshi) LRU va LFU ni birlashtirgan, IBM tomonidan patentlangan, imtiyozli algoritmdir.

Muayyan algoritmdan foydalanish ma'lumotlarni keshlash strategiyasiga bog'liq. Agar ma'lumotlar imkon qadar tezroq qayta ishlatilishi kafolatlangan bo'lsa, LRU eng samarali hisoblanadi. Agar ma'lumotlar yaqin kelajakda qayta ishlatilmasligi kafolatlangan bo'lsa, MRU eng samarali hisoblanadi. Agar dastur ma'lum bir ma'lumotlar to'plami uchun keshlash strategiyasini aniq belgilab qo'ysa, kesh eng samarali ishlaydi.

Operatsion tizimni keshlash

Operativ xotira keshi quyidagi elementlardan iborat:

mos keladigan tashqi xotira qurilmasining ma'lumotlar blokiga uzunligi teng buferlarga bo'lingan operativ xotira sahifalari to'plami;
tegishli bufer holatini tavsiflovchi bufer sarlavhalari to'plami;
blok raqami va sarlavha o'rtasidagi yozishmalarni o'z ichiga olgan xesh jadvali;
bepul buferlar ro'yxati.

Internet sahifalarini keshlash

Tarmoq orqali ma'lumot uzatish jarayonida Internet sahifalarini keshlashdan foydalanish mumkin - tez-tez so'raladigan hujjatlarni manba serveridan doimiy ravishda yuklab olishni oldini olish va trafikni kamaytirish uchun (oraliq) proksi-serverlarda yoki foydalanuvchi mashinasida saqlash jarayoni. . Shunday qilib, ma'lumot foydalanuvchiga yaqinlashadi. Keshlash HTTP sarlavhalari yordamida boshqariladi.

Shu bilan bir qatorda, veb-sahifalarni keshlash yuqori trafik paytida serverdagi yukni kamaytirish uchun ma'lum bir saytning CMS yordamida amalga oshirilishi mumkin. Keshlash xotirada ham, fayl keshida ham amalga oshirilishi mumkin. Keshlashning kamchiliklari shundaki, bitta brauzerda kiritilgan o'zgarishlar keshdan ma'lumotlarni oladigan boshqa brauzerda darhol aks ettirilmasligi mumkin.

Ish natijalarini keshlash

Ko'pgina dasturlar har safar kerak bo'lganda ularni hisoblamaslik uchun ishning oraliq yoki yordamchi natijalarini biron bir joyda yozadilar. Bu ishni tezlashtiradi, lekin qo'shimcha xotira (RAM yoki disk) talab qiladi. Bunday keshlashning misoli ma'lumotlar bazasini indekslashdir.

Kesh xotira nima? Android uchun kesh nima

Ushbu maqola sizga kesh nima ekanligini va qanday turlari borligini aytib beradi. Bu savol ko'pincha ushbu atamaning ma'nosini to'liq tushunmaydigan kompyuter foydalanuvchilari tomonidan so'raladi. Turli xil qurilmalarda bir nechta kesh xotira turlari mavjud. Bu kompyuterning ajralmas qismi bo'lib, uning to'g'ri ishlashi uchun zarurdir. Maqolada farqlar batafsil tavsiflanadi va keshni qachon tozalash kerakligi va bu nimaga olib kelishi haqida gapiriladi.

Kesh xotira nima?

Kesh - bu qattiq diskdan olingan xotira bo'limi bo'lib, u qurilmangiz protsessoriga tez-tez kerakli ma'lumotlarni saqlaydi. Bu ma'lumotni qidirish yoki yuklash uchun uzoq vaqt sarflashi kerak bo'lgan hollarda protsessor ishini soddalashtirishga yordam beradi. Oddiy qilib aytganda, bu protsessorning o'ziga juda yaqin saqlanadigan ma'lumotdir. Ya'ni, qurilma saqlashda tez-tez ishlatiladigan ma'lumot yoki buyruqlarni saqlaydi, bu qurilmaga kerakli materialni tezda topish imkonini beradi. Kesh farq qilishi mumkin. Aytaylik, kompyuter, brauzer yoki smartfonda kesh mavjud. Ko'pincha, qurilma qayta ishlanmaslik va qo'shimcha vaqtni sarflamaslik uchun qayta ishlangan ma'lumotni ushbu xotira maydoniga joylashtiradi. Endi kesh xotirasi nima ekanligi aniq. Keling, qaerda ishlatilishini ko'rib chiqaylik.

Kompyuter keshi nima?

Kompyuterda operativ xotira mavjud bo'lib, u o'z ish faoliyatini optimallashtirish uchun foydalanadi. Kompyuterdagi kesh xotira protsessor va RAM o'rtasidagi buferdir. U protsessorning o'ziga yaqin joylashgan, shuning uchun u operatsion ma'lumotlarga emas, balki unda saqlangan ma'lumotlardan tezroq foydalanishi mumkin.

Ishga misol

Uning mohiyatini to'g'ri tushunish uchun kesh xotirasi qanday ishlashiga misol keltira olasiz. Biror kishi eslamagan telefon raqamlarini topishi kerak. Katalogda telefon raqamlarini topish protsessorning operativ xotirada ma'lumot izlashiga teng bo'ladi. Agar ushbu telefon raqamlari alohida varaqda yozilgan bo'lsa, odam ularni katalogdan qidirmasdan tezda topishi mumkin. Ushbu qog'oz parchasi kesh xotirasiga misoldir. Kompyuter u yerga tez-tez foydali bo'lishi mumkin bo'lgan ma'lumotlarni avtomatik ravishda yuklaydi. Bu, albatta, kompyuterning ishlashini sezilarli darajada optimallashtiradi va shu bilan uning ish faoliyatini oshiradi.

Brauzer keshi

Brauzer kesh xotirasidan ham foydalanadi. U erda ma'lumot, rasmlar, tovushlar va boshqalarni yuklaydi. Buni brauzeringiz tez-tez tashrif buyuradigan saytni birinchi marta tashrif buyurganingizdan tezroq ochishida ko'rish mumkin. Buning sababi, brauzer ushbu saytga siz tez-tez tashrif buyurishingizni "tushunadi" va har safar undan ma'lumotlarni yuklab olmaslik va vaqtni behuda sarflamaslik uchun ishni optimallashtirish va vaqtni tejash uchun uni kesh xotirasida saqlaydi. Ushbu vaqtinchalik saqlash uchun brauzer qattiq disk maydonidan foydalanadi. Brauzer kesh hajmi brauzerning o'zida sozlanishi mumkin. Ammo shuni esda tutish kerakki, agar u butun bo'shliqni ma'lumot bilan to'ldirsa, unda ishlatilmaydigan eskisini almashtirish orqali yangi ma'lumotlar yuklanadi. Agar sizga kerak emas deb hisoblasangiz, brauzer keshini osongina tozalashingiz mumkin.

Android uchun o'yinlar uchun kesh

Android smartfonlari foydalanuvchilari ko'pincha Android uchun kesh nima ekanligini qiziqtiradilar. Ko'pincha qo'shimcha materiallar uchun ko'proq joy talab qiladigan 3D grafikali o'yinlar uchun talab qilinadi. Ba'zan o'yinlar uchun o'yinga kirganingizda o'zini yuklab oladi. Internetdan foydalanib, o'yin mustaqil ravishda o'zi talab qiladigan ma'lumotlarni yuklab oladi va uni saqlashga joylashtiradi. Ammo ba'zida shunday bo'ladiki, o'yin uchun keshni o'zingiz saqlashga joylashtirishingiz kerak bo'ladi. Buni o'yinni o'rnatish bo'yicha ko'rsatmalarga rioya qilish orqali qilishingiz mumkin. Ko'pincha keshga ega o'yin quyidagicha o'rnatiladi. O'rnatish fayli qurilmangizning istalgan joyiga joylashtiriladi, chunki bu fayl faqat o'rnatilishi kerak. Kesh, o'z navbatida, smartfoningizda maxsus belgilangan joyga joylashtirilishi kerak, shunda o'yin boshlanganda u kerakli joydan ma'lumotlarni o'qiy boshlaydi. Agar kesh kerakli joyda joylashgan bo'lsa, o'yin muammosiz ishlaydi. Uni nusxalashingiz kerak bo'lgan joy o'yin tavsifida ko'rsatilgan.

"Keshni tozalash" nimani anglatadi?

Ko'pchilik "keshni tozalash" nima ekanligini bilmaydi. Bu sizning kompyuteringiz ishlashini optimallashtirish uchun zarur bo'lgan qurilmangizdagi barcha to'plangan ma'lumotlarni o'chirishni anglatadi. Bu faqat juda zarur bo'lganda amalga oshirilishi kerak. Aytaylik, brauzer keshini o'chirib tashlaganingizdan so'ng, siz doimiy foydalanadigan saytlarning yuklanishi biroz ko'proq vaqt oladi. Axir, u saytdagi barcha ma'lumotlarni qayta yuklab olishi kerak bo'ladi. Smartfoningizdagi keshni o'chirib tashlaganingizdan so'ng, uni talab qiladigan o'yinlar ushbu materiallarsiz ishga tushirilmaydi.

Biror kishi keshni tozalash nimani anglatishini tushunishi va bu nimaga olib kelishi mumkinligini bilishi kerak. Albatta, ba'zida uni tozalash kerak bo'lganda vaziyatlar paydo bo'ladi. Buning sababi xotiraning to'lib ketishi yoki u olib kelishi mumkin bo'lgan muammolar bo'lishi mumkin. Ba'zida kesh kompyuterning ishlashiga xalaqit berishi mumkin. Buni kuzatish kerak. CCleaner tizimingizda keraksiz keshlarni topishi va ularni olib tashlashi mumkin. Ushbu dastur sizning kompyuteringiz ish faoliyatini optimallashtirishga katta yordam beradi. U kompyuteringizni xatolar uchun tekshirishi, tizim registrini tozalashi, shuningdek, kompyuter ishga tushganda avtomatik yuklanadigan dasturlarni sozlashi mumkin. Buni muhim funktsiya deb ham atash mumkin. Axir, ko'pincha biz Internetdan yuklab olgan dasturlar Windows ishga tushganda avtomatik ravishda yuklab olinadi. Agar kompyuter ishga tushganda bunday dasturlarning ko'pligi yuklangan bo'lsa, uni yoqish uchun uzoq vaqt kerak bo'ladi. CCleaner dasturi buni osongina tuzatishi mumkin, tizimni ishga tushirishda sizga kerak bo'lgan va kerak bo'lmagan avtomatik ishga tushirish dasturlarini o'rnatishingiz mumkin. Keshni tozalash nima ekanligini allaqachon bilganingizda, nima uchun buni qilish kerakligi sabablarini batafsil bilib olishingiz kerak.

Nima uchun keshni tozalash?

Ushbu xotirani tozalash kerak bo'lgan sabablardan biri bo'sh disk maydoni bilan bog'liq. Bu, ayniqsa, bir nechta brauzerga ega odamlar uchun to'g'ri keladi. Har bir brauzer o'zining shaxsiy keshi uchun qattiq diskdan joy egallaydi, bu esa xotiraga sezilarli ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuningdek, u saytlarning dizaynini saqlaydi. Aytaylik, agar siz saytga tashrif buyurgan bo'lsangiz, brauzeringiz uning dizaynini saqlab qoladi. Yangi dizayn chiqarilgandan so'ng, siz uni ko'ra olmaysiz, chunki sizga keshda saqlangan dizayn ko'rsatiladi. Bundan tashqari, u ko'rish tarixini ham saqlaydi. Agar siz tashrif buyurgan saytlarni hech kim ko'rishini istamasangiz, uni ham o'chirib tashlashingiz mumkin. Smartfoningizdan ortiqcha keshni o'chirish ham foydali bo'ladi. Ko'pincha o'yinlar o'chirilganda uni tark etadi. Shuning uchun, telefoningizda kompyuterda bo'lmagan o'yin keshi bo'lishi mumkin va bu juda ko'p xotirani egallaydi. Smartfonning kompyuterdagidek ko'p xotirasi yo'qligini hisobga olsak, bu katta rol o'ynaydi. Umid qilamizki, ushbu maqola sizga umumiy tushuncha berdi va kesh nima degan savolga javob berishga yordam berdi.

$. Keshlash vositalari

Ushbu bob zamonaviy mikroprotsessorlarning keshlash xususiyatlari nima ekanligini muhokama qilish bilan boshlanadi. Keyinchalik, ma'lumotlar keshlarini, TLB va VHPT jadvallarini yaratish uchun turli sxemalarni ko'rib chiqamiz. Va nihoyat, biz keshlashni boshqarish vositalarini ko'rib chiqamiz.

$.1 Zamonaviy mikroprotsessorlar uchun keshlash vositalari

Tarjima qilingan so'z kesh(kesh) "hamyon", "maxfiy ombor", "kesh" ("stash") degan ma'noni anglatadi. Sirli xususiyat barcha keshlash vositalari dastur uchun shaffof ekanligidan kelib chiqadi - dastur ma'lumotlar ular orqali o'tadimi yoki yo'qligini ko'rmaydi. Keshlash vositalari quyidagilarni o'z ichiga oladi: uch darajagacha ko'rsatmalar va ma'lumotlar keshi (L1Cache, L2Cache va L3Cache), kuzatuv keshi ( TC-TraceCache), assotsiativ tarjima buferlari ( TLB–TranslationLook-sideBuffer) peyjing bloki, virtual sahifa xesh jadvali ( VHPT–VirtualHashPageTable) va buferlarni yozing.

Dastur axborot iste'molchisi hisoblanadi

Asosiy xotira tez emas, lekin arzon

$.0-rasm. Axborotni qayta ishlash protsedurasida keshlash vositalarining o'rni.

Keshlash vositalari - asosiy xotiradan ma'lumotlar bloklari nusxalarini qo'shimcha yuqori tezlikda saqlash, yaqin kelajakda foydalanish ehtimoli yuqori ($.0-rasm). Ular manzilli xotira maydonini qo'shmaydi, dastur ularga aniq kira olmaydi, lekin operatsion tizimda keshlash vositalarini boshqarish vositalari mavjud.

$.1. Xotirani keshlash tamoyillari

Kompyuterlarda asosiy xotira nisbatan sekin dinamik xotirada (DRAM) amalga oshiriladi, unga kirish protsessorning ishlamay qolishiga olib keladi - kutish holatlari paydo bo'ladi. Protsessor kabi tranzistor xujayralari ustiga qurilgan statik xotira (SRAM) o'z tabiatiga ko'ra ishlashda zamonaviy protsessorlarni quvib chiqarishga va kutish davrlarini keraksiz qilishga (yoki hech bo'lmaganda ularning sonini kamaytirishga) qodir. Bundan tashqari, asosiy xotiraga kirish (protsessordan tashqarida joylashgan) tizim shinasi orqali sodir bo'ladi, uning tezligi imkoniyatlari sezilarli darajada cheklangan. Barcha xotirani tez yaratishga to'sqinlik qiladigan boshqa cheklovlar mavjud:

xotira qanchalik tez bo'lsa, u qimmatroq (va qaramlik eksponentdir),

xotira qanchalik tez bo'lsa, u shunchalik ko'p issiqlik hosil qiladi, ya'ni u issiqlikni olib tashlash uchun maxsus vositalar bilan jihozlangan bo'lishi va ish paytida qizib ketadigan mikroprotsessordan uzoqroqqa joylashtirilishi kerak;

Aloqa avtobusi qanchalik tez ishlasa, u shunchalik qisqa bo'lishi kerak (o'zaro aralashuv tufayli va yorug'lik tezligi cheklanganligi sababli).

Iqtisodiy va samarali tizimlarni qurish uchun oqilona kelishuv operativ xotirani tashkil qilishning ierarxik usuli edi. Fikr quyidagi kombinatsiyadir:

Katta asosiy xotira nisbatan sekin va protsessorga nisbatan sekin umumiy avtobus orqali ulanadi;

tashqi uchinchi darajali kesh (L3) sezilarli darajada kichikroq, lekin tezroq ishlaydi va protsessorga tezroq avtobus orqali ulanadi;

protsessor ichida joylashgan, ikkinchi darajali kesh (L2), u hatto kichikroq, lekin deyarli protsessor chastotasida ishlaydi va etarlicha tez,

Protsessorga mahkam o'rnatilgan tez, kichik 1-darajali kesh (L1).

Kesh butun asosiy xotiraning nusxasini saqlay olmaydi, chunki uning hajmi asosiy xotiradan ko'p marta kichikdir. U faqat cheklangan miqdordagi ma'lumotlar bloklarini saqlaydi va katalog(kesh-katalog) - ularning asosiy xotira sohalariga joriy yozishmalari ro'yxati. Bundan tashqari, protsessorda mavjud bo'lgan barcha xotiralar keshda saqlanmasligi mumkin (yoki ma'lum darajadagi kesh shu tarzda qurilganligi yoki operatsion tizim tomonidan o'rnatilganligi sababli).

Har bir xotiraga kirishda katalog kesh boshqaruvchisi keshda so'ralgan ma'lumotlarning haqiqiy nusxasi mavjudligini tekshiradi. Agar u o'sha erda bo'lsa, unda bu shunday kesh xitlari(cachehit) va ma'lumotlar kesh xotirasidan olinadi. Agar u erda haqiqiy nusxa bo'lmasa, bu shunday kesh miss(keshemiya) va ma'lumotlar asosiy xotiradan olinadi. Keshlash algoritmiga ko'ra, asosiy xotiradan o'qilgan ma'lumotlar bloki ma'lum sharoitlarda kesh bloklaridan birini almashtiradi. Xitlar foizi va shunga mos ravishda keshlash samaradorligi almashtirish algoritmining aql-idrokiga bog'liq. Ro'yxatdagi blokni qidirish etarlicha tez bajarilishi kerak, shunda qaror qabul qilishda "o'ychanlik" yuqori tezlikdagi xotiradan foydalanishdan olinadigan daromadni inkor etmaydi. Asosiy xotiraga kirish bir vaqtning o'zida katalogdagi qidiruv bilan boshlanishi mumkin va agar urilgan bo'lsa, u to'xtatilishi mumkin (Look-side arxitekturasi). Bu vaqtni tejaydi, lekin asosiy xotiraga keraksiz kirish quvvat sarfini oshirishga olib keladi. Yana bir variant: tashqi xotiraga kirish faqat xato aniqlangandan keyin boshlanadi (LookThrough arxitekturasi), bu holda kamida bitta protsessor aylanishi yo'qoladi, lekin energiya tejaladi.

Zamonaviy kompyuterlarda kesh odatda ikki darajali sxema bo'yicha quriladi. 1-darajali kesh (L1Cache) barcha 486+ protsessorlarga o'rnatilgan; Bu ichki kesh. Ushbu keshning hajmi kichik (8-32 KB). Ishlashni yaxshilash uchun ko'pincha ma'lumotlar va ko'rsatmalar uchun alohida kesh ishlatiladi (Garvard arxitekturasi - ko'rsatmalar va ma'lumotlar uchun umumiy xotiradan foydalanadigan Prinston arxitekturasining aksi). 486 va Pentium protsessorlari uchun ikkinchi darajali kesh (L2Cache) tashqi (ana plataga o'rnatilgan), P6+ uchun esa yadro bilan bir xil paketda joylashgan va maxsus ichki protsessor shinasiga ulangan.

Kesh-kontroller muvofiqlikni - ikkala darajadagi kesh xotirasi ma'lumotlarining asosiy xotiradagi ma'lumotlar bilan muvofiqligini ta'minlashi kerak, agar bu ma'lumotlarga nafaqat protsessor, balki avtobuslarga ulangan boshqa faol (busmaster) adapterlar ham kirishi mumkin bo'lsa (PCI, VLB, ISA va boshqalar). Shuni ham hisobga olish kerakki, bir nechta protsessorlar bo'lishi mumkin va ularning har biri o'z ichki keshiga ega bo'lishi mumkin.

Kesh boshqaruvchisi belgilangan uzunlikdagi kesh-liniyalarda ishlaydi. Satr asosiy xotira blokining nusxasini saqlashi mumkin, uning hajmi satr uzunligiga tabiiy ravishda mos keladi. Har bir kesh liniyasi unga ko'chirilgan asosiy xotira blokining manzili va uning holati haqidagi ma'lumotlar bilan bog'langan. Chiziq bo'lishi mumkin yaroqli(to'g'ri) - bu hozirgi vaqtda asosiy xotiraning tegishli blokini ishonchli tarzda aks ettirishini yoki yaroqsizligini anglatadi. Qaysi blok berilgan satrni egallaganligi (ya'ni manzilning bosh qismi yoki sahifa raqami) va uning holati haqida ma'lumot deyiladi. teg(teg) va ushbu qator bilan bog'langan maxsus katakchada saqlanadi teg xotirasi(tagRAM). Asosiy xotira bilan almashish operatsiyalarida odatda butun chiziq ishtirok etadi (tarmoqsiz kesh); 486 va undan yuqori protsessorlar uchun chiziq uzunligi bitta paket siklida uzatiladigan ma'lumotlar miqdoriga to'g'ri keladi (486 uchun 4x4 = 16 bayt). , Pentium uchun 4x8 = 32 bayt). Sektorli kesh varianti ham mumkin, unda bir qatorda bir nechta qo'shni hujayralar mavjud - tarmoqlar, uning hajmi asosiy xotira bilan kesh ma'lumotlar almashinuvining minimal qismiga to'g'ri keladi. Bunday holda, har bir qatorga mos keladigan katalog yozuvi ushbu qatorning har bir sektori uchun amal qilish bitlarini saqlashi kerak. Sektorlash katalogni saqlash uchun zarur bo'lgan xotirani kesh hajmining ortishi bilan saqlaydi, chunki tegga ko'proq katalog bitlari ajratiladi va katalogning indeks chuqurligini (elementlar sonini) oshirishdan ko'ra, qo'shimcha haqiqiylik bitlaridan foydalanish foydaliroqdir.

Xotira blokini ko'rsatish uchun kesh satrlari o'qish operatsiyalari muvaffaqiyatsiz bo'lganda ajratiladi; P6 da satrlar yozish paytida to'ldiriladi. Keshda nusxasi bo'lmagan blok asosiy xotiraga yoziladi (ish faoliyatini yaxshilash uchun yozish kechiktirilgan yozish buferi orqali amalga oshirilishi mumkin). Kesh-kontrollerning xotirani yozish jarayonidagi xatti-harakati, so'ralgan maydonning nusxasi ba'zi kesh qatorida bo'lganda , uning algoritmi yoki yozish siyosati (WritePolicy) bilan belgilanadi. Ma'lumotlarni keshdan asosiy xotiraga yozishning ikkita asosiy siyosati mavjud: orqali yozish V.T.(WriteThrough) va teskari (kechiktirilgan) yozish W.B.(Orqaga yozish).

WT siyosati keshlangan blokga, kesh chizig'iga va asosiy xotiraga tushadigan har bir yozish operatsiyasining (hatto bir baytli bo'lsa ham) bir vaqtning o'zida bajarilishini ta'minlaydi. Bunday holda, protsessor har bir yozish operatsiyasi uchun asosiy xotiraga nisbatan uzoq vaqt yozishni amalga oshirishi kerak bo'ladi. Algoritmni amalga oshirish juda oddiy va kesh va asosiy xotiradagi ma'lumotlar nusxalarining doimiy mos kelishi tufayli ma'lumotlarning yaxlitligini osongina ta'minlaydi. Buning uchun mavjudlik va modifikatsiya belgilarini saqlashning hojati yo'q - faqat teg ma'lumotlari etarli (har qanday satr har doim blokni aks ettiradi va qaysi biri teg bilan ko'rsatilgan deb taxmin qilinadi). Ammo bu soddalik past yozish samaradorligiga olib keladi. Ushbu algoritmning dangasa buferli yozishdan foydalanadigan variantlari mavjud bo'lib, unda ma'lumotlar asosiy xotiraga FIFO buferi orqali bepul avtobus soatlari davomida yoziladi.

JB siyosati asosiy xotira shinasiga yozish sonini kamaytirish imkonini beradi. Agar yozilishi kerak bo'lgan xotira bloki kesh xaritasi bo'lsa, u holda jismoniy yozish birinchi navbatda o'sha joriy kesh qatoriga amalga oshiriladi. iflos(iflos) yoki o'zgartirilgan, ya'ni asosiy xotiraga tushirishni talab qiladi. Faqatgina ushbu tushirishdan so'ng (asosiy xotiraga yozish) chiziq bo'ladi toza(toza) va undan ma'lumotlar yaxlitligini yo'qotmasdan boshqa bloklarni keshlash uchun foydalanish mumkin. Ma'lumotlar asosiy xotiraga faqat butun satr sifatida qayta yoziladi. Tekshirish moslamasi tomonidan ushbu tushirish juda zarur bo'lgunga qadar qoldirilishi mumkin (boshqa abonent tomonidan keshlangan xotiraga kirish, keshda yangi ma'lumotlar bilan almashtirish) yoki butun chiziqni o'zgartirgandan so'ng bo'sh vaqtda amalga oshirilishi mumkin. Ushbu algoritmni amalga oshirish qiyinroq, ammo WTga qaraganda ancha samarali. Qayta yozishni keshlash uchun anakartni qo'llab-quvvatlash, agar bu hududga boshqa protsessorlar, grafik adapterlar, disk kontrollerlari, tarmoq adapterlari va boshqalar kabi shina kontrollerlari tomonidan kirsa, o'zgartirilgan qatorlarni asosiy xotiraga tushirish uchun qo'shimcha interfeys signallarini qayta ishlashni talab qiladi.

Kesh chizig'i va asosiy xotira hududi o'rtasidagi o'zaro yozishmalarni aniqlash usuliga qarab, uchta kesh xotirasi arxitekturasi ajratiladi: to'g'ridan-to'g'ri xarita keshi(to'g'ridan-to'g'ri xaritalangan kesh), to'liq assotsiativ kesh(to'liq assotsiativ kesh) va ularning kombinatsiyasi - set-assotsiativ kesh(to'siq-assotsiativ kesh).

Keshlangan nimani anglatadi?

keshlangan nimani anglatadi? 1700 MB keshlangan (vazifa menejerida ko'rsatiladi) bu juda ko'pmi? ozmi? Yomonmi? Yaxshimi? Agar bu sodir bo'lsa, kompyuterda 4 GB turadi. iloji bo'lsa soddaroq tushuntiring))

Sergey Smankov

Bunday holda, bu almashtirish faylida joylashgan RAM miqdori. Bu yomon emas, lekin qattiq diskdan ma'lumotlar almashinuvi jismoniy xotiradan ko'ra sekinroq.
Displey faylini butunlay o'chirib ko'ring, u tezroq ishlaydimi yoki yo'qligini tekshiring. Ammo agar siz uni o'chirib qo'ysangiz, ba'zi o'yinlarni o'ynay olmaysiz, keyin uni avvalgidek qaytarishingiz mumkin.

Serafim benzak

Albatta. Bo'sh xotira mutlaqo foydasiz. Demak, umumiy qoida: bo'sh xotira qancha kam bo'lsa, shuncha yaxshi. O'zingiz o'ylab ko'ring. Agar xotira bo'sh bo'lsa, demak u ishlatilmayapti. Ishlatilmagan narsadan esa foyda yo'q. Shuning uchun har qanday oddiy operatsion tizim bo'sh xotira qoldirmaslikka harakat qiladi. Qanchalik (hatto bir terabayt) bo'lishidan qat'i nazar, vaqt o'tishi bilan hammasi ishlatiladi. Shu bilan birga, hozirda bajarilayotgan jarayonlar ushbu xotiraning faqat kichik qismini egallashi mumkin. Ko'pgina jarayonlar uchun ular egallagan miqdor RAM miqdoriga umuman bog'liq emas, lekin ba'zilari, masalan, brauzerlar, katta hajmdagi xotiraga ega tizimlarda ishlayotganda, zaxira bilan tizimdan xotira talab qiladi. Operativ xotirada ko'proq ochiq sahifalar va multimedia ma'lumotlarini saqlash imkoniyatiga ega bo'lish.
Tabiiyki, savol tug'iladi: tizim xotiraning qolgan qismini qayerga taqsimlaydi? Javob oddiy. Buferlar va keshlar uchun ("bufer" ning noto'g'ri yozilishi keng tarqalgan).
Buferlar nima uchun? Yozish operatsiyalarini tezlashtirish uchun (odatda diskka). Agar siz faylni nusxalash buyrug'ini bersangiz, u o'qiladi va qayta yozish buferiga joylashtiriladi. Va sizga buyruq bajarilganligi haqida xabar beriladi (garchi aslida hali hech narsa yozilmagan bo'lsa ham) va siz ishlashni davom ettirishingiz mumkin. Linuxda sukut bo'yicha 10 soniya bo'lgan ma'lum bir chastotada, garchi siz istalganini o'rnatishingiz mumkin bo'lsa-da, buferlar diskka o'chiriladi.
Yoki buferlar ma'lum bir o'lchamga yetganda, avvalroq yuviladi. Bu ham tushunarli. Aytaylik, sizda ikkita HDD bor va siz HUGE faylni birinchisidan ikkinchisiga ko'chirmoqchisiz.
O'qish an'anaviy ravishda yozishdan ko'ra tezroq operatsiya hisoblanadi, shuning uchun sizda cheksiz bufer bo'lsa, fayl bufer tarkibi ikkinchi diskka yozilishidan ancha oldin o'qiladi.
Operatsion tizimdan faylni muvaffaqiyatli nusxalash to'g'risida xabar olgandan so'ng (bu fayl buferga o'qilgandan so'ng chiqariladi) toza vijdon bilan asl nusxani o'chiradi, chunki u endi kerak emas, chunki sizda mavjud. nusxasi. Va bu vaqtda elektrchi kalitni tortadi ....
Shunday qilib, mumkin bo'lgan yo'qotishlarni kamaytirish uchun bufer o'lchamlari cheklangan.
Qolgan xotiradan qanday foydalanish kerak? Ha, juda oddiy! Diskdan faylni o'qiganingizda, uning nusxasi kesh xotirasida saqlanadi. Shuning uchun, xuddi shu faylni qayta o'qish bir zumda.
Ozgina. Agar operatsion tizim "joyida bajarish" texnologiyasini qo'llab-quvvatlasa, dasturni bajarish uchun ishga tushirganingizda, buyruqlarni nusxalash va ma'lumotlarni RAMga qayta ishlash uchun vaqt sarflashingiz shart emas. Boshqaruv to'g'ridan-to'g'ri diskdagi faylga o'tkaziladi. Uni RAMga o'qimasdan. Haqiqatan ham, nima uchun bir xil ishni ikki marta bajarish kerak? Axir, faylga kirishda u har qanday holatda keshda qoladi. Va kesh - bu RAM.
Operatsion tizim kesh uchun qancha hajm ajratadi? Javob oddiy: u topgan hamma narsa.
Agar jarayon xotiraga muhtoj bo'lsa, tizim shunchaki kesh bilan band bo'lgan xotira qismini beradi. Ushbu operatsiya juda tez amalga oshiriladi, ammo shunga qaramay, operatsion tizim undan sekundiga o'n minglab marta xotira talab qiladigan dasturlar bo'lishi mumkinligini hisobga oladi. Shu tarzda faqat juda kichik hajmlarni talab qilish mumkinligi aniq. Agar siz, aytaylik, atigi bir megabayt so'rasangiz ham, o'n mingdan ortiq so'rovlar hajmi ko'pgina uy kompyuterlarida jismoniy o'rnatilgan RAM miqdoridan kattaroq qiymatlarga oshadi.
Shuning uchun, bunday (tez-tez, lekin kichik) so'rovlarni qondirish uchun operativ xotiraning bir necha foizini zaxiralash kifoya qiladi va undan ko'p emas.

Keshlangan nimani anglatadi?

mehribon ruh

Keshlangan - diskdan keshlangan ma'lumotlar bilan band bo'lgan, ishlaydigan dasturlarda ishlatilmaydigan operativ xotira miqdori. Bu dasturlarni ishga tushirish va hujjatlarni ochish jarayonini tezlashtiradi. Bu xotira kerak bo'lganda bo'shatiladi.
Kesh - bu ishda eng ko'p ishlatiladigan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan saqlash maydoni. Kesh qattiq diskda, protsessorda yoki brauzerda bo'lishi mumkin. Taqqoslash uchun: doskani ta’mirlamoqchi bo‘lganimda yonimdagi o‘ng tarafdagi gilamchaga lehim, tornavida va pinset qo‘yaman, chunki ular birinchi navbatda zarurligini bilaman. Qolgan asboblar qutida polda. Men ularni kerak bo'lganda chiqaraman. Shunday qilib, mening o'ngdagi gilamim CACHE. Tizim, shuningdek, qaysi fayl yoki ma'lumotlar birinchi bo'lib kerakligini biladi va yuklashda ularni keshga joylashtiradi.

Agar smartfon yoki planshetda bo'sh joy tugasa, foydalanuvchiga tavsiya etiladigan birinchi narsa - bu keshni xotiradan o'chirish. Telefondagi kesh yoki keshlangan ma'lumotlar nima?

Kesh so'raladigan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan tezkor kirish oraliq buferidir. Shu bilan birga, keshga kirish xotiradan yoki uzoq manbadan kerakli ma'lumotlarni olishdan ko'ra tezroq. Biroq, kesh hajmi cheklanganligini yodda tutishingiz kerak.

Agar siz yuqoridagilardan hech narsani tushunmasangiz, uni vizual tarzda tushuntirishga harakat qilaylik. Android qurilmangizga ilovani o'rnatganingizda, foydalanuvchi sozlamalarini, turli tasvirlarni, jurnallarni va hokazolarni saqlash uchun papka yaratiladi. Albatta, bu holda keshdagi ma'lumotlar joy egallaydi.

Yana bir misol. Aytaylik, siz telefoningizda VKontakte-ni ochdingiz va fotosuratlarga qaraysiz. Ushbu fotosuratlar qurilmangizga saqlanadi (ya'ni keshlangan). Nima uchun? Va keyin, agar siz keyingi safar bir xil tasvirlarga kirsangiz, ular keshdan foydalanmasdan ko'ra tezroq yuklanadi. Xuddi shu narsa nafaqat fotosuratlarga, balki musiqa va hatto videolarga ham tegishli - ularning barchasi qurilmada saqlanadi va juda ko'p joy egallashi mumkin.

Savol: siz ko'rgan videoni qayta ko'rib chiqasizmi? Ehtimol, yo'q va shuning uchun videoni keshlashning hojati yo'q.

Keshni o'chirib tashlasangiz nima bo'ladi?

Brauzerlardagi kesh haqida gapiradigan bo'lsak, hech narsa bo'lmaydi, faqat fotosuratlar kabi ba'zi ma'lumotlarning yuklanishi biroz ko'proq vaqt talab etadi. Agar siz dastur keshini o'chirib tashlasangiz, tashvishlanishingizga hojat yo'q, chunki saqlangan narsalar o'chirilmaydi.

Keshni qo'lda yoki uchinchi tomon dasturlari yordamida o'chirish mumkin. Ikkinchi usuldan foydalanish yaxshiroqdir, chunki keshni qo'lda o'chirishda siz uni turli manbalardan o'chirishingiz kerak bo'ladi, ilovaning o'zi esa qurilmadagi barcha kesh turlarini topadi va foydalanuvchining iltimosiga binoan ularni o'chiradi.

Smartfon sozlamalarida ilova kesh ma'lumotlari:

Va bu bitta dastur uchun kesh ma'lumotlari.

Kompyuterlar

Keshlangan ma'lumotlar va keshlash nima?

2016 yil 10 mart

Kesh nima?

Foydalanish jarayoni

Ma'lumotlarni yangilash

Foydalanilganda, masalan, veb-brauzer sahifaning nusxasini topish uchun mahalliy keshni tekshiradi. Ushbu turdagi xotiraning cheklovlarini hisobga olgan holda, agar xato bo'lsa, bo'sh joyni bo'shatish uchun ma'lumotlarning bir qismini yo'q qilish to'g'risida qaror qabul qilinadi. Aynan nima o'zgartirilishini aniqlash uchun turli ko'chirish algoritmlari qo'llaniladi. Aytgancha, agar Android-da keshlangan ma'lumotlar nima haqida gapiradigan bo'lsak, unda ko'pincha ular rasmlar va dastur ma'lumotlari bilan ishlash uchun ishlatiladi.

Yozib olish siyosati

Kesh tarkibi o'zgartirilganda, asosiy xotiradagi ma'lumotlar ham yangilanadi. Ma'lumotni kiritish o'rtasidagi kechikish yozuv siyosatiga bog'liq. Ikkita asosiy tur mavjud:

Darhol yozib olish. Har bir o'zgarish sinxron ravishda asosiy xotiraga yoziladi.
Kechiktirilgan yoki teskari yozish. Ma'lumotlar vaqti-vaqti bilan yoki mijozning iltimosiga binoan yangilanadi. O'zgartirish kiritilganligini kuzatish uchun ikkita holatga ega bo'lgan belgidan foydalaning: "iflos" yoki o'zgartirilgan. O'tkazib yuborilgan taqdirda asosiy xotiraga ikkita kirish mumkin: birinchisi keshdan o'zgartirilgan ma'lumotlarni yozish uchun, ikkinchisi esa kerakli elementni o'qish uchun ishlatiladi.

Zamonaviy qiyinchiliklar

Protsessorlar chastotasining ortishi va RAM ishlashining oshishi bilan yangi muammo maydoni paydo bo'ldi - ma'lumotlarni uzatish interfeysining cheklovlari. Bilimdon odam bundan nimani sezishi mumkin? Operativ xotiradagi chastota protsessordan past bo'lsa, kesh xotirasi juda foydali. Ularning ko'pchiligi operativ xotiraga kirish vaqtini qisqartirish uchun o'zlarining oraliq buferiga ega, bu registrlarga qaraganda sekinroq. Virtual manzillashni qo'llab-quvvatlaydigan protsessorlar ko'pincha kichik, lekin juda tez manzilni tarjima qilish buferini o'z ichiga oladi. Ammo boshqa hollarda, kesh juda foydali emas va ba'zida faqat muammolarni keltirib chiqaradi (lekin bu odatda professional bo'lmaganlar tomonidan o'zgartirilgan kompyuterlarda bo'ladi). Aytgancha, smartfon xotirasida keshlangan ma'lumotlar nima ekanligi haqida gapirganda, shuni ta'kidlash kerakki, qurilmaning kichik o'lchamlari tufayli yangi miniatyura kesh ilovalarini yaratish kerak. Hozirgi vaqtda ba'zi telefonlar o'n yil avvalgi ilg'or kompyuterlar parametrlariga o'xshash parametrlarga ega - va ularning o'lchamlari qanday farq qiladi!

Turli buferlar o'rtasida ma'lumotlarni sinxronlash

Inklyuziv. Kesh har qanday tarzda harakat qilishi mumkin.
Eksklyuziv. Har bir alohida holat uchun ishlab chiqilgan.
Eksklyuziv bo'lmagan. Keng tarqalgan standart.

Keshlash darajalari

Ularning soni odatda uch yoki to'rtta. Xotira darajasi qanchalik baland bo'lsa, u shunchalik katta va sekinroq bo'ladi:

L1 kesh. Eng tez kesh darajasi birinchisidir. Aslida, u protsessorning bir qismidir, chunki u bitta chipda joylashgan va funktsional bloklarga tegishli. Odatda ikki turga bo'linadi: ko'rsatmalar keshi va ma'lumotlar keshi. Aksariyat zamonaviy protsessorlar bu darajasiz ishlamaydi. Ushbu kesh protsessor chastotasida ishlaydi, shuning uchun unga har soat siklida kirish mumkin.
L2 kesh. Odatda oldingi bilan birga joylashgan. Bu umumiy xotira. Uning qiymatini bilish uchun siz ma'lumotlarni keshlash uchun ajratilgan butun hajmni protsessorda mavjud bo'lgan yadrolar soniga bo'lishingiz kerak.
L3 kesh. Sekin, lekin eng katta qaram kesh. Odatda 24 MB dan ortiq. Turli ikkinchi darajali keshlardan keladigan ma'lumotlarni sinxronlashtirish uchun foydalaniladi.
L4 kesh. Foydalanish faqat yuqori unumdor ko'p protsessorli meynfreymlar va serverlar uchun oqlanadi. U alohida chip sifatida sotiladi. Agar siz Samsung smartfonida ma'lumotlarni keshlash nima ekanligi haqida savol bersangiz va unda shu darajani qidirayotgan bo'lsangiz, shuni aytishim mumkinki, biz 5 yil davomida juda shoshqaloq edik.