تبلیغات
IT 88 - cacheحافظه ی نهان
 
صفحه نخست       تماس با مدیر       پست الکترونیک      RSS       ATOM
IT 88
 
سه شنبه 26 مرداد 1389 :: نویسنده : مهسا هاشمی نژاد
Cache (کاشه) یا حافظه نهان کامپیوتر شما، یکی از فرآیندهای مهم در علم کامپیوتر است. به عبارت دیگر Cache یک مفهوم کامپیوتری است که بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. در این ترفند که بیشتر به یک مقاله شبیه است قصد داریم اصطلاح Cache را به طور کامل برای شما بازگو نموده و آن را با چندین مثال جالب مطرح کنیم.

اگر تاکنون یک کامپیوتر شخصی خریده باشید قطعا اصطلاح کاشه (Cache) را شنیده اید. کامپیوتر های مدرن دارای هر دو نوع کاشه های L1 و L2 حتی L3 هستند همچنین ممکن است از مقدار آن (سلرون، سلرون دی، فول) چیزهایی شنیده باشید این موضوع نشان میدهد که حافظه نهان یک فرایند مهم در علم کامپیوتر است که برروی هر کامپیوتری ظاهر می شود.
کاشه سازی یک فناوری مبتنی بر زیر سیستم حافظه کامپیوتر شما است. هدف اصلی یک کاشه شتاب دهی کامپیوتر شما و در عین حال پایین نگه داشتن قیمت آن است. کاشه سازی به شما امکان می دهد تا وظایف کامپیوتر خود را با سرعت بیشتری انجام دهید. برای درک ایده اصلی موجود در پشت یک سیستم کاشه اجازه دهید کار را با یک مثال فوق العاده ساده آغاز کنیم که برای نشان دادن مفاهیم کاشه سازی از یک کتابدار (پردازنده) استفاده می کند. اجازه بدهید یک کتابدار (پردازنده) را در پشت میزش تصور کنیم.او آنجا نشسته است تا کتبی که میخواهید.
را در اختیار شما قرار دهد برای ساده تر کردن وضعیت اجازه بدهید فرض کنیم که شما خودتان (کاربر پشت کامپیوتر) نمی توانید کتاب مورد نظر را بردارید شما باید کتاب مورد نظر خود برای مطالعه را از کتابدار (پردازنده) بخواهید تا وی آن را از یک مجموعه قفسه (یعنی بخش های مختلف پردازنده اعداد صفر و یک را ترجمه کند که این اعداد در RAM هستند) در سالن نگهداری کتابها (RAM) برای شما بیاورد ابتدا اجازه بدهید کار را با یک کتابدار فاقد کاشه آغاز کنیم.
اولین مشتری (اولین برنامه ایی که شما اجرا کرده اید) از راه میرسد او کتاب موبی دیک (یک برنامه مثل فتو شاپ) را در خواست میکند کتابدار (پردازنده) به سالن نگهداری کتاب (RAM) رفته و کتاب مورد نظر را برداشته به بخش مراجعه برگشته (یعنی ترجمه می کند و به مانیتور میفرستد) و کتاب را به مشتری می دهد بعدا مشتری برای باز گرداندن کتاب به کتابخانه بر می گردد (برنامه را می بندد) کتاب دار (پردازنده) کتاب مورد نظر را گرفته و آن را به سالن نگهداری بر می گرداند.
سپس کتابدار به بخش مراجعه باز گشته (یعنی منتظر اجرای فرمانهای بعدی شماست (حتی حرکت موس) و منتظر مشتری بعدی میماند فرض کنیم مشتری بعدی نیز کتاب موبی دیک را در خواست کند(یعنی دوباره برنامه فتوشاپ را اجرا کنیم) به این ترتیب (ترفندستان) کتابدار باید به سالن نگهداری(RAM) برگردد تا کتابی را که اخیرا با آن سرو کار داشته است را برداشته و به مشتری (کاربر) تحویل دهد.
در این مدل کتابدار (پردازنده) ناچار است برای آوردن هر کتاب (اجرای یک برنامه) یک چرخه کامل را طی نماید حتی کتاب های مشهوری که به دفعات در خواست شده است (یعنی برنامه هایی که به دفعات اجرا می شوند و بسته می شوند).
اجازه دهید یک کوله پشتی (حافظه نهان) را در اختیار کتابدار قرار دهیم تا بتواند 10 کتاب را در آن ذخیره کند (یعنی کتابدار دارای یک کاشه 10 کتابی است) او در این کوله پشتی حداکثر 10 عدد از کتابهایی را نگهداری می کند که مشتریان برگردانده اند اجازه دهید از مثال قبلی استفاده کنیم اما اینبار با کتابداری که به کاشه سازی جدید و بهبود یافته مجهز شده است.
روز آغاز میشود کوله پشتی کتابدار خالی است اولین مشتری از راه میرسد و موبی دیک را در خواست می کند جای تعجب نیست که کتابدار برای آوردن کتاب ناچار است به سالن نگهداری مراجعه کند او کتاب را به مشتری میدهد بعدا مشتری بازگشته و کتاب را به کتابدار می دهد کتابدار بجای مراجعه به سالن به سالن نگهداری کتاب را در کوله پشتی خود قرار میدهد یک مشتری از راه میرسد و باز هم کتاب موبی دیک را در خواست می کند کتابدار پیش از انکه به سالن نگهدار مراجعه کند بررسی می کند که آیا کتاب مورد نظر در کوله پشتی وی قرار دارد یا نه.
او کتاب مورد نظر را می یابد و تمام کاری که باید انجام دهد این است که آن را از کوله پشتی در آورد و به مشتری بدهد و کار به پایان می رسد.

اگر تا کنون برای خود کامپیوتری تهیه کرده باشید، واژه "Cache" برای شما آشنا خواهد بود. کامپیوترهای جدید دارای Cache از نوع L1 و L2 می باشند. شاید در هنگام خرید یک کامپیوتر از طرف دوستانتان توصیه هائی به شما شده باشد مثلأ: "سعی کن از تراشه های Celeron استفاده نکنی چون دارای Cache نمی باشند!"

Cache یک مفهوم کامپیوتری است که بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache، نرم افزارهای با قابلیت Cache هارد دیسک و صفحات Cache همه بنوعی از مفهوم Caching استفاده می نمایند. حافظه مجازی که توسط سیستم های عامل ارائه می گردد نیز از مفهوم فوق استفاده می نماید.

مبانی Caching
Caching یک تکنولوژی استفاده شده برای زیر سیستم های حافظه، در کامپیوتر است. مهمترین هدف یک Cache افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است. با استفاده از Cache عملیات کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.

Cache در کامپیوتر
کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ریزپردازنده قصد دستیابی به حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل 60 نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است. ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است. تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا" مشهود بوده و قطعا" رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد. انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.
بمنظور حل مشکل فوق، فرض کنید از یک نوع حاص حافظه، با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا (30 نانوثانیه)، استفاده گردد. سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است.این نوع حافظه راL2 Cache می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما" با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد.این نوع حافظه ها را L1 Cache می گویند.
در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی آنان افزایش یابد.

تکنولوژی Cache
یکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده این بخش خطور پیدا کند این است که "چرا تمام حافظه کامپیوترها از نوع L1 Cache نمی باشند تا دیگر ضرورتی به استفاده از Cache وجود نداشته باشد؟" در پاسخ می بایست گفت که اشکالی ندارد و همه چیز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قیمت کامپیوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت. ایده Cache، استفاده از یک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا (قیمت بالا) برای افزایش سرعت و کارآئی میزان زیادی حافظه ولی با سرعت پایین (قیمت ارزان) است.

در طراحی یک کامپیوتر هدف فراهم کردن شرایط لازم برای فعالیت پردازنده با حداکثر توان و در سریعترین زمان است. یک تراشه 500 مگاهرتزی، در یک ثانیه پانصد میلیون مرتبه سیکل خود را خواهد داشت (هر سیکل در دونانوثانیه). بدون استفاده از L1 و L2 Cache، دستیابی به حافظه حدودا" 60 نانوثانیه طول خواهد کشید. بهرحال استفاده از Cache اثرات مثبت خود را بدنبال داشته و باعث بهبود کارآئی پردازنده می گردد.اگر مقدار L2 Cache معادل 256 کیلو بایت و ظرفیت حافظه اصلی معادل 64 مگابایت باشد، 256000 بایت مربوط به Cache با استفاده از روش های موجود قادر به Cache نمودن 64000000 بایت حافظه اصلی خواهند بود.

منبع: tarfandestan.com




نوع مطلب : Hardware، 
برچسب ها :


درباره وبلاگ

اگر به دنبال محیطی هستید که در ورای فضاسازی های معمول ، از نقطه نظر تخصصی به دنیای فناوری اطلاعات بنگرد؛
اگر به دنبال یافتن نمود توانمندی یک جمع دانشجویی IT هستید؛
اگر در پی مطالب جذاب و خواندنی جانبی می باشید؛
به شما تبریک می گوییم که انتخاب درستی داشته اید؛ چون هدف ما نیل به دستاورد های بالاست!
ما جمعی از دانشجویان IT ورودی 88 دانشگاه سراسری تبریز گرد هم آمدیم ؛ آستین ها را بالا زدیم و خواستیم به قدر توانمندی خویش در فضای سایبری ایفای نقش کنیم؛
خواستیم لبخند رضایت را بر لبان توی مخاطب که تمامی دارایی ما هستی بنشانیم؛
خواستیم طرحی نو دراندازیم...
و در این میان با استمداد از یگانه ی هستی بخش نجوا می کنیم:
همتم بدرقه راه کن ای طایر قدس که دراز است ره مقصد و من نو سفرم

مطالب اخیر
نظرسنجی
در این 6 ماهی که گذشت عملکرد وبلاگ را چگونه ارزیابی می کنید؟








آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :

Google

در این وبلاگ
در كل اینترنت