¿Qué es la memoria caché? Conceptos básicos
Para entender bien el concepto de que es la caché, digamos que en la estructura jerárquica de los sistemas de almacenamiento informático, es una memoria de alta velocidad y pequeña capacidad entre la unidad central de procesamiento y la memoria principal.
Este y la memoria principal juntos constituyen una memoria de primer nivel. La programación y la transferencia de información entre la memoria caché y la memoria principal son realizadas automáticamente por el hardware.
Es normal que en algunas máquinas incluso tengan varios niveles cachés L2 y L3, y cada nivel de caché es más lento y de mayor capacidad que el nivel anterior de caché.
Estructura y composición de la Caché
La memoria caché es una memoria primaria que existe entre la memoria principal RAM y la CPU. La caché está compuesta por un chip de memoria estática (SRAM).
A pesar de tener una capacidad relativamente pequeña, cuenta con una velocidad mucho mayor que la memoria principal, que está cerca de la velocidad de la CPU.
Se compone principalmente de tres partes:
- Banco de memoria caché : almacena las instrucciones y los bloques de datos transferidos desde la memoria principal.
- Componente de conversión de direcciones : establezca una tabla de directorio para realizar la conversión de la dirección de la memoria principal a la dirección de la caché.
- Componente de reemplazo : cuando la caché esté llena, reemplace el bloque de datos de acuerdo con una estrategia determinada y modifique el componente de conversión de direcciones.
Capacidad de la caché
La memoria caché es un disco duro, un chip controlador de memoria, tiene una velocidad de acceso rápida, que es un búfer entre la memoria interna y las interfaces del disco duro externo.
Dado que la velocidad de transferencia de datos interna del disco duro es diferente de la velocidad de transferencia de la interfaz externa, la caché juega un papel como un búfer entre ellos.
El tamaño y la velocidad del caché son factores importantes directamente relacionados con la velocidad de transmisión del disco duro, que pueden mejorar en gran medida el rendimiento general del disco duro.
Cuando el disco duro accede a datos fragmentados, es necesario intercambiar datos continuamente entre el disco duro y la memoria. Si hay un caché grande, los datos fragmentados se pueden almacenar temporalmente en el caché para reducir la carga en el sistema externo y aumentar la velocidad de transmisión de datos.
Funciones de la caché del disco duro
Lectura previa
Cuando el disco duro está controlado por la instrucción de la CPU para comenzar a leer datos, el chip de control en el disco duro controlará el cabezal magnético. Esto es para leer los datos en el siguiente o en varios grupos del grupo que se leen en la caché.
Se debe a que los datos en el disco duro se almacena continuamente, por lo que la tasa de aciertos de lectura es mayor. Cuando es necesario leer los datos en el siguiente o en varios clústeres.
El disco duro no necesita leer los datos nuevamente, esto es suficiente para transferir directamente los datos en el caché a la memoria. Dado que la velocidad del caché es mucho más alta que la velocidad de lectura y escritura del cabezal magnético, puede lograr el propósito de mejorar significativamente el rendimiento;
Almacenar las acciones de escritura
Después de recibir el comando para escribir datos en el disco duro, no escribe datos inmediatamente en el disco, sino que se almacena temporalmente en la caché. Luego envía una señal de datos escritos &ldquo al sistema.
En ese momento, el sistema pensará que los datos se han escrito y continuará realizando el siguiente trabajo. Mientras que el disco duro escribirá los datos de la caché en el disco cuando esté inactivo (cuando no esté leyendo o escribiendo) mejorado hasta cierto punto.
Pero también trae inevitablemente riesgos de seguridad — si los datos se apagan repentinamente mientras aún están en la caché, los datos se perderán. Para este problema, los fabricantes de discos duros naturalmente también resolvieron este problema.
La solución fue cuando la energía está apagada, el cabezal usará la inercia para escribir los datos en el caché en el área de almacenamiento temporal fuera de la pista cero, y luego escribirá los datos en el destino cuando se inicie nuevamente.
Almacenar temporalmente los datos accedidos recientemente
A veces, se accederá a algunos datos con frecuencia, la memoria caché interna del disco duro almacenará algunos datos leídos con frecuencia en la memoria caché y, cuando se lean de nuevo, se pueden transferir directamente desde la memoria caché.
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