ما هي ذاكرة التخزين المؤقت
ذاكرة التخزين المؤقت هي ذاكرة تخزين مؤقت عالية الأداء للخوادم توفر وصولاً أسرع وأكثر كفاءة إلى البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر من ذاكرة الوصول العشوائي للخادم. تعد ذاكرة التخزين المؤقت مكونًا مهمًا لأي خادم، ومن المهم فهم كيفية عملها من أجل دعم نظامك بشكل أفضل. يوضح هذا، نظرًا لأن ذاكرة التخزين المؤقت للخادم هي في الأساس نسخة أسرع وأصغر من ذاكرة الوصول العشوائي التي تساهم في الأداء العام لوحدة المعالجة المركزية الخاصة بك، فهي صغيرة الحجم وقريبة من وحدة المعالجة المركزية ولديها القدرة على مواكبة سرعة وحدة المعالجة المركزية، ومن خلال الحفاظ على المعالجة المركزية مشغولة لتجنب الحوسبة الضائعة.
وظيفة ذاكرة التخزين المؤقت
تعمل ذاكرة التخزين المؤقت على زيادة كفاءة وحدة المعالجة المركزية وتساعد على منع الاختناق في ذاكرة التخزين المؤقت للنظام الخاص بك وتخزين المعلومات والبيانات والبرامج المستخدمة بواسطة وحدة المعالجة المركزية مؤقتًا، وعند الحاجة إلى البيانات، ستنتقل وحدة المعالجة المركزية تلقائيًا إلى ذاكرة التخزين المؤقت بحثًا عن وصول أسرع للبيانات.
هذا لأن ذاكرة الوصول العشوائي للخادم أبطأ وبعيدًا عن وحدة المعالجة المركزية. عندما يتم العثور على البيانات في ذاكرة التخزين المؤقت، فإن هذا يسمى تسجيل الدخول إلى ذاكرة التخزين المؤقت. نتيجة ذاكرة التخزين المؤقت تمكن المعالج من استرداد البيانات بسرعة، مما يجعل نظامك بشكل عام أكثر كفاءة، لأن ذاكرة التخزين المؤقت أصغر بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي للخادم، والبيانات التي يخزنها مؤقتة فقط، وبالتالي قد لا تحتوي على المعلومات التي يحتاجها المعالج، وعندما لا تحتوي ذاكرة التخزين المؤقت على البيانات التي يطلبها المعالج، فإن هذا يسمى فقدان ذاكرة التخزين المؤقت. ، في هذه الحالة ستنتقل وحدة المعالجة المركزية إلى القرص الصلب وتستخدم ذاكرة الوصول العشوائي.
تخزن ذاكرة التخزين المؤقت البرنامج (أو جزء منه) الذي يتم تنفيذه حاليًا أو الذي يمكن تنفيذه في غضون فترة زمنية قصيرة، كما تقوم ذاكرة التخزين المؤقت أيضًا بتخزين البيانات المؤقتة التي قد تتطلبها وحدة المعالجة المركزية بشكل متكرر للمعالجة، وتعمل ذاكرة التخزين المؤقت وفقًا لخوارزميات مختلفة، والتي تحدد المعلومات المراد تخزينها.تتيح هذه الخوارزميات تحديد البيانات التي ستكون مطلوبة في معظمها تعمل كمخزن مؤقت عالي السرعة بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة الرئيسية وتستخدم لتخزين البيانات النشطة للغاية والتي تعمل أثناء المعالجة مؤقتًا لأن ذاكرة التخزين المؤقت أسرع من الذاكرة الرئيسية، مما يؤدي إلى زيادة سرعة المعالجة عن طريق توفير البيانات والإرشادات الضرورية في المعالجة الحالية في ذاكرة التخزين المؤقت، وتكون ذاكرة التخزين المؤقت باهظة الثمن وبالتالي لها سعة محدودة.
أنواع ذاكرة التخزين المؤقت
تعمل ذاكرة التخزين المؤقت على تحسين سرعة وحدة المعالجة المركزية، ولكنها باهظة الثمن. ينقسم نوع ذاكرة التخزين المؤقت إلى مستويات مختلفة
- المستوى 1 (L1) ذاكرة التخزين المؤقت الأولية
L1 هو نوع أساسي من ذاكرة التخزين المؤقت، حجم ذاكرة التخزين المؤقت L1 صغير جدًا مقارنة بالآخرين والذي يتراوح بين 2 كيلو بايت و 64 كيلو بايت، ويعتمد على المعالج، وهو سجل مضمن في المعالج الدقيق للكمبيوتر (وحدة المعالجة المركزية)، والتعليمات التي تتطلبها وحدة المعالجة المركزية الذي يتم البحث عنه لأول مرة في L1 Cache، ومثال على السجلات هو المجمع، وسجل العنوان، وعداد البرنامج.
- المستوى 2 (L2) مخبأ ثانوي
L2 عبارة عن ذاكرة تخزين مؤقت من النوع الثانوي، وحجم ذاكرة التخزين المؤقت L2 أكبر بكثير من L1 الذي يتراوح من 256 كيلو بايت إلى 512 كيلو بايت، وتقع ذاكرة التخزين المؤقت L2 على معالج دقيق للكمبيوتر، ويقوم ناقل النظام عالي السرعة بتوصيل ذاكرة التخزين المؤقت بالمعالج الدقيق.
- المستوى 3 (L3) ذاكرة التخزين المؤقت الرئيسية
ذاكرة التخزين المؤقت L3 أكبر حجمًا ولكنها أيضًا أبطأ في السرعة من L1 و L2، ويتراوح حجمها من 1 ميجابايت إلى 8 ميجابايت. في المعالجات متعددة النواة، قد يكون لكل نواة L1 و L2 منفصلين، لكن جميع النوى تشترك في ذاكرة تخزين مؤقت L3 مشتركة. L3 مخبأ سرعة مزدوجة من ذاكرة الوصول العشوائي.
أهمية ذاكرة التخزين المؤقت
- توجد ذاكرة التخزين المؤقت في المسار بين المعالج والذاكرة، وبالتالي، فإن ذاكرة التخزين المؤقت لديها زمن انتقال أقل من الذاكرة وأسرع من الذاكرة الرئيسية، وذاكرة التخزين المؤقت لديها زمن انتقال 100 نانوثانية، في حين أن الذاكرة الرئيسية قد يكون لها زمن انتقال 700 نانوثانية.
- ذاكرة التخزين المؤقت باهظة الثمن وبالتالي لها سعة محدودة، وكانت ذاكرات التخزين المؤقت السابقة متاحة بشكل منفصل ولكن المعالجات الدقيقة بها ذاكرة التخزين المؤقت على نفس الشريحة.
- ترجع الحاجة إلى ذاكرة التخزين المؤقت إلى عدم التوافق بين سرعات الذاكرة الرئيسية ووحدة المعالجة المركزية، فإن وحدة المعالجة المركزية سريعة جدًا، بينما يكون وقت الوصول إلى الذاكرة الرئيسية بطيئًا نسبيًا، لذلك بغض النظر عن مدى سرعة المعالج، فإن المعالجة تعتمد السرعة بشكل أكبر على سرعة الذاكرة الرئيسية، ولهذا السبب تم إدخال ذاكرة تخزين مؤقت لها وقت وصول أقرب إلى سرعة المعالج.
كيفية ترقية ذاكرة التخزين المؤقت
لا يمكنك ترقية ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة بك دون ترقية وحدة المعالجة المركزية الخاصة بك، وهناك علامتان تجاريتان رئيسيتان من وحدات المعالجة المركزية – و Intel – وكلاهما يقدم مزايا مختلفة ولا يمكن مقارنته مباشرة ببعضهما البعض، والاختيار في هذا يرجع إلى التفضيل. يعد خيارًا رائعًا ومشابهًا لخيار Apple مقابل Android بين مستخدمي الأجهزة المحمولة، ومع ذلك، فإن إحدى نقاط البيع الواضحة هي أن AMD تميل إلى أن تكون أرخص، بينما توفر وحدات المعالجة المركزية Intel أداءً رائعًا.
ذاكرة التخزين المؤقت لسطح المكتب والكمبيوتر المحمول
تعمل ذاكرة التخزين المؤقت داخل أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة بنفس الشرح طريقة تقريبًا، باستثناء أن وحدة المعالجة المركزية نفسها تختلف عن معالج الخادم. يتمثل أحد الاختلافات الرئيسية في أن وحدات المعالجة المركزية للخادم أكثر تكلفة، وهذا ليس مفاجئًا نظرًا لأنه يتعين عليها أداء 100٪ في جميع الأوقات لأحمال العمل الأكبر، تحتوي وحدات المعالجة المركزية للخادم أيضًا على المزيد من المكونات، مثل وحدات المعالجة المركزية المتعددة وفتحات DIMM، للتعامل مع المزيد من البيانات- تطبيقات مكثفة.
أحد الاختلافات الرئيسية بين وحدات المعالجة المركزية لسطح المكتب والكمبيوتر المحمول هو أنه لا يمكن إزالة معظم وحدات المعالجة المركزية للكمبيوتر المحمول، فهي متصلة باللوحة الأم، ومع ذلك، إذا كان أداؤك يتباطأ، فلا يزال بإمكانك فعل شيء حيال ذلك، إذا كنت بحاجة إلى تعزيز رأس الأداء إلى خدمة ترقية الكمبيوتر المحمول وسطح المكتب، يوفر هذا نفس الأداء الجديد بسعر أقل بكثير من استبدال أجهزتك.