Кэш-память

Кэш-память - статическая память получила свое название потому, что не требует регенерации как в оперативной динамической памяти. А ведь регенерация может занимать до 10 % и более процессорного времени. Экономия времени при работе кэш-памяти значительная, что позволяет ей работать на частоте процессора. Элементарная кэш-память состоит из шести транзисторов и является тригером – устройством, которое сколь угодно долго сохраняет одно из своих состояний устойчивого равновесия и скачкообразно переключается по сигналу извне из одного состояния в другое.

Впервые слово "cache" в компьютерном контексте было использовано в 1967 году во время подготовки статьи для публикации в журнале "IBM Systems Journal". Статья касалась усовершенствования памяти в разрабатываемой модели 85 из серии IBM System/360. Редактор журнала Лайл Джонсон попросил придумать более описательный термин, нежели "высокоскоростной буфер", но из-за отсутствия идей сам предложил слово "cache" ("кэш"). Статья была опубликована в начале 1968 года, авторы были премированы IBM, их работа получила распространение и впоследствии была улучшена, а слово "кэш" вскоре стало использоваться в компьютерной литературе как общепринятый термин.

Зачем нужна кэш-память? Поскольку она работает на частоте процессора, то в нее загружаются данные из оперативной динамической памяти. Но не все, а те, к которым процессор чаще всего обращается. Обращение процессора к кэш-памяти, а не к оперативной динамической памяти, заметно повышает быстродействие системы.

Но кэш-память ограничена в размере. И поэтому процессор не всегда находит в ней нужные данные.

Следует отметить, что не все данные могут быть считаны из оперативной динамической памяти в кэш-память. Существует ограничение на кэшируемый объем памяти, и зависит это от используемого материнской платой чипсета (в устаревших системах) или от типа процессора (в современных системах).

Существует два вида кэш-памяти: первого уровня и второго уровня. Впервые кэш-память первого уровня появилась в 1986 году. Это был высокоскоростной буфер между процессором и оперативной динамической памятью. Затем разработали кэш-память второго уровня, которая располагалась на материнской плате и работала на частоте системной шины. Впоследствии кэш-память второго уровня была вынесена на специальную плату (к которой крепился и сам процессор) и данные между ее и процессором передавались по отдельной процессорной шине. Теперь кэш-память обоих видов находится внутри процессора.

Как правило, чем больше кэш-память, тем выше производительность системы. Но сам по себе объем еще не гарантирует высокой производительности. Для нее главное – контроллер.