پنل کاربر سبد خرید
ورود / عضویت



ورود
عضویت
بازیابی رمز
ورود / عضویت
۰
کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر
کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

تبلیغات
کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر
حافظه ی نهان فناوری استفاده شده برای زیر سیستم های حافظه، در رایانه است. پردازنده ها با استفاده از فناوری فرکانس پالس ساعت دوگانه، به سرعت توانستند فرکانس کاری خود را افزایش دهند و امروزه با فرکانس های پالس ساعت حدود ۳ تا ۶ گیگاهرتز کار می کنند. در این میان حافظه ی اصلی نتوانست با پردازنده از نظر فرکانس پالس ساعت سازگاری داشته باشد و در محدوده فرکانس های کمتر از یک گیگاهرتز کار می کند.

    از طرفی در طراحی RISC یکی از مزایا، استفاده از حافظه های ثبات بیشتر نگهداری داده ها است که به کمک آن ها، جابه جایی داده ها بین پردازنده و حافظه اصلی کمتر می شود. در طراحی پردازنده ها، برای استفاده های ضروری از ثبات ها استفاده می شود و باید توجه داشت که نمی توان مجموعه حافظه های ثبات را خیلی زیاد گسترش داد، زیرا افزایش تعداد این حافظه ها علاوه بر بزرگ شدن هسته ی پردازنده، خود باعث پیچیده شدن عملیات آدرس دهی و دستیابی به آن ها می شود، که با توجه به عملکرد و جایگاه ثبات، این کار خیلی مطلوب نیست. به همین دلیل طراحان، به فکر استفاده از نوعی حافظه افتادند که سرعت انتقال داده آن ها از سرعت انتقال داده حافظه ی اصلی بیشتر باشد و حافظه ی نهان (Cache) به عنوان یک راه حل مناسب مورد توجه قرار گرفت.

    کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

    دلیل مهم تر این است که حافظه ی نهان در پردازنده قرار دارد و دسترسی به آن آسان تر و سریع تر از حافظه ی اصلی است. مهم ترین هدف حافظه ی نهان، افزایش سرعت پردازش و عملکرد بهتر رایانه با کمترین هزینه ی اضافی، برای تهیه ی سیستم است. با استفاده از حافظه ی نهان، دستورالعمل ها با سرعت بیشتری انجام خواهند شد.

    حافظه ی نهان، میان حافظه ی اصلی و ثبات های پردازنده قرار می گیرد و داده های مورد نظر پردازنده را در اختیار ثبات ها قرار می دهد. در واقع حافظه ی نهان مانند پلی میان حافظه ی اصلی و ثبات ها است. حافظه ی نهان برای دستیابی به داده ها، سرعتی را فراهم می کند که در میان حافظه های موجود، سریع ترین است و محتویات آن شامل بخشی از داده های حافظه ی اصلی است.

    کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

    پردازنده، داده ها را در بسته های مختلف و با اندازه های متفاوت از قبیل بایت (۸ بیت(، کلمه (۱۶ بیت) و دوکلمه ( ۳۲ بیت) و یا بلوک (بسته های به اندازه های بزرگ) انتقال می دهند. وقتی پردازنده سعی در خواندن داده ای از حافظه ی اصلی دارد، ابتدا حافظه ی نهان را برای پیدا کردن آن بررسی می کند. اگر داده مورد نظر در حافظه ی نهان باشد، در اختیار پردازنده قرار می گیرد. در غیر این صورت برای پیدا کردن داده به حافظه ی اصلی مراجعه می شود. سپس بلوکی از حافظه ی اصلی که داده مورد نظر نیز در آن است به حافظه ی نهان انتقال می یابد.

    چندین نکته ی مهم در رابطه با حافظه ی نهان وجود دارد :

    - فناوری حافظه ی نهان، استفاده از حافظه های سریع ولی با ظرفیت کوچک است که به منظور افزایش سرعت انتقال داده، حافظه ی اصلی کند ولی با ظرفیت بالا استفاده می شود.

    - زمانی که از حافظه نهان استفاده می شود، برای دسترسی به داده ها ابتدا باید محتویات این حافظه مورد بررسی قرار گیرد. در صورت موفقیت، این فرایند را Cache hit می گویند. در صورتی که اطلاعات مورد نظر در حافظه ی نهان موجود نباشند (Cache miss)، پردازنده باید در انتظار تأمین داده های خود از حافظه ی اصلی سیستم باشد.

    - اندازه ی حافظه ی نهان محدود بوده و سعی می شود که ظرفیت این حافظه در بالا ترین مقدار خود باشد، با این وجود اندازه ی آن نسبت به سایر ابزار ذخیره سازی بسیار کم است.

    - این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه ی حافظه ی نهان استفاده شود.

    یکی از دلیل های مهم که حافظه نهان براساس آن طراحی شد این است که حافظه ی نهان باید به صورت حافظه ای نزدیک به پردازنده و سریع تر از حافظه ی اصلی باشد و همیشه و بدون نیاز به هیچ ساختار دیگری در اختیار پردازنده باشد. در بیشتر پردازنده ها از حافظه ی نهان در چند سطح استفاده می شود. در بسیاری از پردازنده ها که اغلب برای سرورها استفاده می شوند حتی سطح سوم حافظه ی نهان نیز به کار برده می شود.

    حافظه ی نهان سطح یک در همه ی پردازنده ها در هسته ی پردازنده قرار می گیرد و در اندازه های ۸، ۱۶، ۳۲، ۶۴ و ۱۲۸ کیلوبایتی طراحی می شوند. این حافظه با فرکانس پالس ساعت پردازنده کار می کند و در واقع می توان گفت که حافظه ی نهان سطح یک، قسمتی از پردازنده است.

    حافظه ی نهان سطح یک را به طور معمول به دو قسمت تقسیم می کنند که یک قسمت به داده ها و قسمت دیگر به دستورالعمل ها اختصاص می یابد. هدف از این تقسیم بندی دستیابی سریع تر به داده ها و دستورالعمل ها است. در بیشتر پردازنده ها این دو قسمت با هم مساوی هستند.

    با توجه به حجم کم حافظه ی نهان سطح یک و از طرفی بزرگتر شدن برنامه های کاربردی، پردازنده مجبور بود که تعداد مراجعات به حافظه ی اصلی را افزایش دهد. در واقع هدف اصلی حافظه ی نهان، کم کردن تعداد مراجعه به حافظه ی اصلی و در نتیجه افزایش سرعت پردازش است. با گذشت زمان و بزرگ شدن برنامه ها و افزایش داده های مورد پردازش، برای انتقال بلوک های بزرگ تر و بیشتری از حافظه ی اصلی به حافظه ی نهان، طراحان به فکر استفاده از حافظه ی نهان سطح دو افتادند.

    کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

    حافظه ی نهان سطح دو به طور طبیعی بزرگ تر از حافظه ی نهان سطح یک است و اندازه های متفاوتی مانند ۱۲۸ ،۲۵۶ و ۵۱۲ کیلوبایت دارد و در پردازنده های امروزی یک، دو و یا چند مگابایت است. این حافظه برخلاف حافظه ی نهان سطح یک تفکیک نمی شود و به صورت یکپارچه هم برای داده ها و هم برای دستورالعمل ها استفاده می شود. در اولین پردازنده هایی که حافظه ی نهان سطح دو را پشتیبانی می کردند این حافظه در خارج از پردازنده و روی برد اصلی قرار داشت. اما با توسعه و پیشرفت فناوری ساخت پردازنده ها، این حافظه ی نهان نیز همراه با پردازنده در یک تراشه قرار می گیرد که می تواند باعث ارتباط بهتر و سریع تر حافظه ی نهان سطح دو و یک با هم شود.

    همان گونه که در شکل زیر می بینید حافظه ی نهان سطح دو با استفاده از گذرگاه سیستم (FSB) به پل شمالی متصل می شود و برای تبادل داده ها با حافظه ی اصلی از آن استفاده می کند.

    کاربرد حافظه نهان (caching) در Cpu کامپیوتر

    تبلیغات
    برچسب ها
    منابع
    نویسنده
    آتوسا الهی
    آتوسا الهی

    نا مشخص
    مجموع پست ها: 35 مجموع سوالات: 0 مجموع پاسخ ها: 0
    مطالب مرتبط
    تبلیغات
    سایر آموزش های لوازم دیجیتال
    پرسش و پاسخ
    ۰ پاسخ
    ۲ امتیاز
    ۰ پاسخ
    ۰ امتیاز
    اندروید سیستم ریکاوری
    آموزش تصویری ریست فکتوری تبلت های لنوو Lenovo A7-40, A7-50
    ۰ پاسخ
    ۰ امتیاز
    اندروید سیستم ریکاوری
    آموزش تصویری ریست فکتوری تبلت های لنوو Lenovo A7-40, A7-50
    سوالتان را بپرسید
    تبلیغات
    محصولات آموزشی
    فروشگاه