تبیان، دستیار زندگی

حافظه نهان ثانویه

در رایانه‌های با پردازنده 486 و بالاتر ، برای بالابردن کارآیی رایانه معمولا از حافظه نهان ثانویه نیز استفاده می‌شود. این حافظه در رایانه‌های قبل از پنتیوم 2 و 3 این نوع حافظه در کنار پردازنده بر روی کارت یا کارتریج پردازنده قرار گرفته است و به صورت ریز مجتمع با پردازنده است. در این پردازنده‌های نسل دوم سلرون و بعد از آن ، حافظه نهان ثانویه در داخل خود پردازنده قرار گرفته و اندازه آن بین 128 تا 256 کیلوبایت است. پردازنده آتلون (کا7) از 512 کیلوبایت تا 8 مگابیت حافظه نهان ثانویه را پشتیبانی می‌کند.

حافظه نهان ثانویه حافظه نهان اولیه نوع پردازنده
__ __ 386 اینتل
__ 16 و 8 کیلوبایت 486 اینتل
__ 16 کیلوبایت پنتیوم کلاسیک اینتل
__ 32 کیلوبایت پمنتیوم ام‌ام‌ایکس اینتل
512 کیلوبایت 32 کیلوبایت پنتیوم 2 اینتل
256 یا 512 کیلوبایت یا یک مگابایت 16 کیلوبایت پنتیوم پرو اینتل


مادربردها معمولا دارای حداقل 256 کیلوبایت از این نوع حافظه نهان هستند. بنابراین می‌توان گفت مقدار حافظه نهان بستگی به عوامل زیر دارد :

1. نوع پردازنده
2. اندازه حافظه اصلی
3. نوع تراشه‌های مجتمع (مجموعه تراشه مادربرد)نوع پردازنده
چنانچه حافظه اصلی در حدود 32 مگابایت باشد، 256 کیلوبایت حافظه نهان ثانویه کافی است. اما برای حافظه بین 32 مگابایت بهتر است مادربرد رایانه دارای 512 کیلوبایت حافظه نهان ثانویه داشته باشد. بالاخره چنانچه بیشتر از 64 مگابات باشد بهتر است از یک مگابایت حافظه نهان ثانویه استفاده شود. بنابراین اصل کلی در مورد حافظه نهان این است که هرچه اندازه حافظه نهان ثانویه بزرگتر ، مفیدتر است.




فرض کنیم که شما هر روز به رستوران می رید . هر روز راس ساعت 5 بعد از ظهر سفارش غذا می دید . هروز 4 نوع غذا رو به ترتیب خاص سفارس می دید . راس ساعت 5 همبرگر سفارش می دید گارسون سفارش شما رو بررسی می کنه به آشپزخونه میره بعد از 1 دقیقه همبرگر رو برای شما میاره شما همبرگر رو خورده و سفارش سوسیس می دید مجددا سفارش توسط گارسون به آشپزخانه منتقل شده و بعد از یک دقیقه غذا آماده می شه . به همین ترتیب شما سه غذای دیگه رو سفارش داده و برای هر غذا 1 دقیقه معطل میشید . خوب شما هروز همین غذاهارو سفارش داده و برای آماده شدن هر غذا 1 دقیقه معطل می شید . گارسون با خودش فکر می کنه که برای اینکه هم خودش کمتر کار کنه و هم شما کمتر معطل بشید بیاد و 1 میز دیگه ای آماده از غذاهای شما رو تهیه کنه و بلافاصله بعد از سفارش شما غذا رو روی میزتون بزاره . در اینجا گارسون" باس " آشپزخانه " رم " و میز آماده " کش " در نظر گرفته می شن . بعد از چند روز شما همبرگر رو میخورید طبق عادت گارسون برای شما سوسیس میاره اما شما می گید که امروز املت می خوام! اینجا گارسون مجددا مجبور میشه که 1 دقیقه شما رو در انتظار بزاره تا املت رو براتون بیاره . در اینجا گارسون میز دومی رو تهیه می کنه که بر اساس انتخاب های دوم شما چیده شده . بدین ترتیب شما اگر غذایی رو سفارش بدین که در میز اول نباشه اما در میز دوم باشه بلافاصله غذا رو میل می کنید و معطل نمی شید . میز دوم در اینجا کش سطح دو یا " Cache L2 " هست . اصطلاحی که امروزه در رابطه با فول کش یا هالف کش گفته میشه همین کش سطح 2 هست . اصول کار پردازنده بدین صورت که پیش بینی دستورات بعدی رو کرده و جواب دستورات رو در حافظه ی نهان یا همون کش می ذاره . جالبه که بدونید پردازنده 90% دستورات بعدی رو درست حدس میزنه و اگر حدس پردازنده غلط از کار در بیاد مجبوره که به حافظه ی رم مراجعه کنه که همین مراجعه باعث تاخیر زیادی در کار پردازنده میشه . نکته ی که قابل گفتن هست اینه که این حافظه بسیار گران قیمت هست و به صرفه نیست که برای بالا بردن سرعت کامپیوتر حافظه کش تهیه کنید . ( مجبورید پردازنده هم عوض کنید!)
کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است . فرض کنید در سیستم فوق ( درخواست و تحویل کتاب ) از مفهوم Cache استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما" کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه ،بردارد) ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب تحویلی را مجددا" در قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید ، کتابدار مجددا" می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب ، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد. آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟
در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache برای کتابدار ، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزدیکی ) کتابدار آماده نمائیم . کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache ایجاد شده برای کتابدار مجددا" دنبال می نمائیم . در ابتدای فعالیت روزانه ، بخش Cache خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید . کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده برای Cache قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache را جستجو و در صورت یافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache موجود نمی باشد ( جستجو) یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache به حداقل رساندن زمان جستجو در Cache است .سخت افزارهای جدید ، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند. پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache ، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.
با توجه به دو مثال فوق ، چندین نکته مهم در رابطه با Cache استنباط می گردد:
- تکنولوژی Cache ، استفاده از حافظه های سریع ولی کوچک ، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است
- زمانیکه از Cache استفاده می گردد ، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache موجود نباشند (Cache miss) ، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از حافظه اصلی سیستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )
- اندازه Cache محدود بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است .
- این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache استفاده گردد.

سلام خدمت دوست گرامی 

به نظر شما نسبت بین L1 chash و L2 chash چقدر باید باشه تا از یک پردازنده بالاترین استفده صورت بگیره . این حرف من باید ذهن شما رو به تفاوت در پردازنده های AMD و INTEL جلب بکنه اگر خوب دقت کرده باشید در پردازنده های AMD هنگامی که پردازنده از حافظه  L1 128K بهره می بره حافظه L2 آن 1024K یا حتی 512k هست ولی من در پردازنده های INTEL مشاهده کردم که حافظه L1 CPU تنها برابر 32K بود و این در حالی اتفاق افتاده که حافظه L2 آن 2048K بوده که یک توان بسیار بالاتری نسبت به حافظه L1 می باشد . البته این موضوع به دلیل تفاوت در ساختار بین این دو سری از پردازنده ها می باشد ولی من این موضوع رو می خواهم پیگیری بکنم که با چه نسبتی از این دو حافظه یک پردازنده سرعت بهتری را به کاربر خواهد داد

از دوست عزیزم ممنون كه نظر دادن.من خودم رم 2گیگابایت و یه گرافیك 8400جیفورس 512 دارم.ولی سی پی یو من خیلی پایین هست.از نوع AMD Sempron(tm)processor.LE-110.1.90 GHz هست.شاید یه 5.2 گرفتم معلوم نیست.

سوال شما رو هم سعی می كنم جواب بدم.