Care este diferența dintre RAM și memoria cache?

Dacă sunteți un pasionat de tehnologie, s-ar putea să fi auzit despre cache-urile și despre modul în care funcționează cu memoria RAM de pe sistemul dvs. pentru a-l face mai rapid. Dar te-ai întrebat vreodată ce este memoria cache și cum este diferită de RAM?

Ei bine, dacă ai, ești în locul potrivit pentru că ne vom uita la tot ce diferențiază memoria cache de RAM.

Faceți cunoștință cu sistemele de memorie de pe computerul dvs

Înainte de a începe să comparăm memoria RAM cu memoria cache, este important să înțelegem cum este proiectat sistemul de memorie de pe un computer.

Vedeți, atât memoria RAM, cât și memoria cache sunt sisteme de stocare a memoriei volatile. Aceasta înseamnă că ambele sisteme de stocare pot stoca temporar date și pot funcționa numai atunci când le este furnizată energie. Prin urmare, atunci când opriți computerul, toate datele stocate în RAM și cache sunt șterse.

Din acest motiv, orice dispozitiv de calcul are două tipuri diferite de sisteme de stocare - și anume, memorie primară și secundară. Unitățile sunt memoria secundară a unui sistem computerizat în care vă salvați fișierele, capabile să stocheze date atunci când alimentarea este oprită. Pe de altă parte, sistemele de memorie primară furnizează date CPU atunci când sunt pornite.

Dar de ce să aveți un sistem de memorie pe computer care nu poate stoca date atunci când este oprit? Ei bine, există un mare motiv pentru care sistemele de stocare primară sunt esențiale pentru un computer.

Vedeți, deși memoria principală de pe sistemul dumneavoastră este incapabilă să stocheze date atunci când nu există energie, acestea sunt mult mai rapide în comparație cu sistemele de stocare secundare. Referitor la numere, sistemele de stocare secundare precum SSD-urile au un timp de acces de 50 de microsecunde.

În schimb, sistemele de memorie primară, cum ar fi memoria cu acces aleatoriu, pot furniza date CPU la fiecare 17 nanosecunde. Prin urmare, sistemele de memorie primară sunt de aproape 3.000 de ori mai rapide în comparație cu sistemele de stocare secundare.

Datorită acestei diferențe de viteze, sistemele computerizate vin cu o ierarhie de memorie, care permite ca datele să fie livrate CPU la viteze uimitor de rapide.

Iată cum se mișcă datele prin sistemele de memorie dintr-un computer modern.

• Unități de stocare (memorie secundară): Acest dispozitiv poate stoca date permanent, dar nu este la fel de rapid ca procesorul. Din acest motiv, CPU nu poate accesa datele direct din sistemul de stocare secundar.
• RAM (Memorie primară): Acest sistem de stocare este mai rapid decât sistemul de stocare secundar, dar nu poate stoca datele permanent. Prin urmare, atunci când deschideți un fișier pe sistem, acesta se mută de pe hard disk în RAM. Acestea fiind spuse, chiar și memoria RAM nu este suficient de rapidă pentru procesor.
• Cache (Memorie primară): Pentru a rezolva această problemă, un anumit tip de memorie primară cunoscut sub numele de memorie cache este încorporat în CPU și este cel mai rapid sistem de memorie de pe un computer. Acest sistem de memorie este împărțit în trei părți, și anume Cache L1, L2 și L3. Prin urmare, orice date care trebuie procesate de CPU se mută de pe hard disk în RAM și apoi în memoria cache. Acestea fiind spuse, procesorul nu poate accesa datele direct din cache.
• Registre CPU (Memorie primară): Registrul CPU de pe un dispozitiv de calcul are o dimensiune mică și se bazează pe arhitectura procesorului. Aceste registre pot conține 32 sau 64 de biți de date. Odată ce datele sunt mutate în aceste registre, CPU-ul le poate accesa și poate îndeplini sarcina la îndemână.

Înțelegerea RAM și cum funcționează

După cum sa explicat mai devreme, memoria cu acces aleatoriu de pe un dispozitiv este responsabilă pentru stocarea și furnizarea de date către CPU pentru programele de pe computer. Pentru a stoca aceste date, memoria cu acces aleatoriu folosește o celulă de memorie dinamică (DRAM).

Această celulă este creată folosind un condensator și un tranzistor. Condensatorul din acest aranjament este folosit pentru a stoca sarcina și se bazează pe starea de încărcare a condensatorului; celula de memorie poate conține fie un 1, fie un 0.

Dacă condensatorul este încărcat complet, se spune că stochează un 1. Pe de altă parte, când este descărcat, se spune că stochează 0. Deși celula DRAM este capabilă să stocheze încărcături, acest design de memorie vine cu defectele sale.

Vedeți, deoarece RAM folosește condensatori pentru a stoca încărcarea, tinde să piardă încărcarea pe care a stocat-o în ea. Din acest motiv, datele stocate în RAM se pot pierde. Pentru a rezolva această problemă, încărcarea stocată în condensatoare este reîmprospătată folosind amplificatoare de sens - împiedicând memoria RAM să piardă informațiile stocate.

Deși această reîmprospătare a taxelor permite memoriei RAM să stocheze date atunci când computerul este pornit, introduce latența în sistem, deoarece RAM-ul nu poate transmite date către CPU atunci când este reîmprospătat - încetinind sistemul jos.

În plus, memoria RAM este conectată la placa de bază, care este, la rândul ei, conectată la CPU folosind socluri. Prin urmare, există o distanță considerabilă între RAM și CPU, ceea ce crește timpul de livrare a datelor către CPU.

Din motivele menționate mai sus, RAM furnizează date CPU doar la fiecare 17 nanosecunde. La această viteză, procesorul nu își poate atinge performanța maximă. Acest lucru se datorează faptului că procesorul trebuie să fie furnizat cu date la fiecare sfert de nanosecundă pentru a oferi cele mai bune performanțe atunci când rulează pe o frecvență de amplificare turbo de 4 Gigaherți.

Pentru a rezolva această problemă, avem memorie cache, un alt sistem de stocare temporară mult mai rapid decât RAM.

Memoria cache explicată

Acum că știm despre avertismentele care vin cu RAM, ne putem uita la memoria cache și la modul în care rezolvă problema care vine cu RAM.

În primul rând, memoria cache nu este prezentă pe placa de bază. În schimb, este plasat pe CPU însuși. Datorită acestui fapt, datele sunt stocate mai aproape de CPU, permițându-i să acceseze datele mai rapid.

În plus, memoria cache nu stochează date pentru toate programele care rulează pe sistemul dumneavoastră. În schimb, păstrează doar datele care sunt solicitate frecvent de CPU. Datorită acestor diferențe, memoria cache poate trimite date către CPU la viteze uimitor de rapide.

În plus, în comparație cu RAM, memoria cache utilizează celule statice (SRAM) pentru a stoca date. În comparație cu celulele dinamice, memoria statică nu are nevoie de reîmprospătare, deoarece nu folosesc condensatori pentru a stoca încărcăturile.

În schimb, folosește un set de 6 tranzistori pentru a stoca informații. Datorită utilizării tranzistoarelor, celula statică nu pierde încărcarea în timp, permițând memoriei cache să furnizeze date CPU la viteze mult mai mari.

Acestea fiind spuse, și memoria cache are defecte. În primul rând, este mult mai costisitor în comparație cu RAM. În plus, o celulă RAM statică este mult mai mare în comparație cu o DRAM, deoarece un set de 6 tranzistori este folosit pentru a stoca un bit de informații. Acesta este substanțial mai mare decât designul cu un singur condensator al celulei DRAM.

Din acest motiv, densitatea memoriei SRAM este mult mai mică, iar plasarea unui singur SRAM cu o dimensiune mare de stocare pe matrița CPU nu este posibilă. Prin urmare, pentru a rezolva această problemă, memoria cache este împărțită în trei categorii, și anume cache L1, L2 și L3 și este plasată în interiorul și în afara procesorului.

RAM vs. Memorie cache

Acum că avem o înțelegere de bază a memoriei RAM și a memoriei cache, ne putem uita la modul în care se compară între ele.

Memoria cache este mult mai rapidă decât RAM

Atât memoria RAM, cât și memoria cache sunt sisteme de memorie volatile, dar ambele servesc sarcini distinctive. Pe de o parte, RAM stochează programele care rulează pe sistemul dvs., în timp ce memoria cache acceptă RAM prin stocarea datelor utilizate frecvent în apropierea procesorului, îmbunătățind performanța.

Prin urmare, dacă sunteți în căutarea unui sistem care oferă performanțe grozave, este esențial să vă uitați la memoria RAM și memoria cache cu care vine. Un echilibru remarcabil între ambele sisteme de memorie este esențial pentru a profita la maximum de computerul dvs.