No Image

Что такое кэш память компьютера

СОДЕРЖАНИЕ
0 просмотров
11 марта 2020

Такие» файлы существенно замедляют работу системы. Как результат – медленнее загружается устройство, страницы в браузере подвисают, а вы успеваете разогреть себе завтрак во время загрузки ОС. Если вам знакомы все эти проблемы, тогда вам потребуется знать, как почистить кэш компьютера на Windows 7 и старше. Для начала потребуется разобраться, что представляет собой кэш.

Что такое кэш память на компьютере?

Кэш представляет собой своеобразное хранилище информации, через которую проходит много разных промежуточных данных. Они могут потребоваться для выполнения типовых задач, а также загрузки определенных программ и процессов. Это определенный объем выделенной памяти, который может предоставляться по требованию системных ресурсов. Обычно он позволяет существенно сократить затраты других программ.

Например, в кэш-памяти могут содержаться результаты числовых вычислений. ДНС – одна из системных служб, хранит в себе информацию об актуальных адресах веб-страниц. То есть для доступа используется уже имеющаяся информация. Это позволяет существенно сэкономить трафик вашей сети. Но если данные устаревшие, для вас будет отображаться некорректная информация.

Такая технология применяется при разработке браузеров. Вместо того, чтобы постоянно загружать одну и ту же страницу, кэш память позволяет воспроизвести ее очень быстро даже без доступа к сети, если этот доступ запрашивался ранее.

Если вы работаете с изображениями, они также сохраняются в системный буфер. Таким образом, хранилище временных данных быстро переполняется. Поэтому необходимо знать, как почистить кэш Windows 7 и выше, чтобы избежать замедления работы системы.

Если вовремя не производить чистку временного буфера памяти, могут возникнуть такие проблемы:

  1. Данные со временем устаревают. По этой причине могут возникать различные ошибки выполнения, что отображает некорректную информацию.
  2. На локальном диске сократится количество свободного пространства. Это вызвано тем, что временные файлы существенно засоряют файловую систему. Как результат – обмен данными будет происходить намного медленнее.
  3. У вас накапливаются данные, которые используются для авторизации на различных ресурсах. Этим могут воспользоваться злоумышленники, которые крадут пользовательскую информацию и используют в своих целях.

Как почистить кэш компьютера на Windows — ручная чистка

Операционная система предоставляет встроенные инструменты, как очистить кэш на компе. Для этого есть целый набор стандартных программ и утилит, которые будут описаны ниже.

Как почистить кэш компьютера на Windows — способы для эскизов файлов

Для этого необходимо перейти в свойства локального системного диска. После этого выбираются средства очистки. Необходимо подождать некоторое время. Выберите из появившегося списка эскизы, чтобы начать чистку. Процесс окончен.

Со временем, если вы пользуетесь предварительным просмотром файлов в проводнике, накапливаются различные элементы, которые могут замедлить работу системы. Это существенно снижает производительность. Поэтому необходимо очищать папку с системными эскизами хотя бы один раз в месяц. Желательно проводить это действие чаще, чтобы избежать серьезных проблем.

После того, как вы в соответствующем пункте настроек отметили нужные элемент, следуйте дальнейшим инструкциям. Процесс очистки произойдет автоматически. Вам не нужно проводить дополнительные действия.

Жесткий диск и эскизы

Система самостоятельно создает необходимые директории для хранения временных файлов. Вы не можете повлиять на этот процесс. Эта информация в будущем используется для запуска отдельных файлов и настройки определенных системных процессов.

Подобный вид кэша способен существенно ускорить работу операционной системы. Чтобы избежать различных сбоев и поломок, рекомендуется периодически проводить очистку кэша виндовс 10 и ниже. Для этого можно воспользоваться встроенным программным обеспечением.

Запустить средство очистки можно следующими методами:

  1. Воспользовавшись обычным проводником. Нажмите на системный диск правой кнопкой мыши и перейдите в его свойства. Выберете средство для очистки диска, которое находится на вкладке с общими конфигурациями.
  2. Воспользовавшись поиском. Просто наберите в нем название необходимого действия и нажмите на исполняемый файл.
  3. Открыв окно выполнения команд. После этого вводится название утилиты и открывается соответствующее окно приложения.

После этого пользователь автоматически перенаправляется в окно соответствующей утилиты. Необходимо подождать, пока проведется диагностика системных ресурсов. Это может знать некоторое время.

После этого появиться окно, где можно выбрать файлы, которые необходимо очистить. Для этого просто отметьте галочкой нужный пункт. Например, это могут быть эскизы или временные файлы интернета. После того, как выбрали все, что необходимо, начните очистку. Далее следуйте инструкциям программного средства.

Запрет кэширования эскизов

Это полезное свойство, но его не стоит использовать постоянно. Конечно, быстрая загрузка изображений позволяет показать их предварительный вид без предварительных манипуляций. Но при постоянном накоплении информации различные версии накладываются друг на друга, что может вызвать ошибки и некорректное отображение данных.

По этой причине была предоставлена возможность отключения данной возможности, что актуально для тех, кто часто работает с графическими отображениями данных. Для этого необходимо воспользоваться утилитой быстрого доступа и перейти в редактор групповой политики.

Нажмите сочетание клавиш Win + R. Наберите: gpedit.msc. На левой панели откройте папку с конфигурациями пользователя. Перейдите в административные шаблоны, после чего переместитесь в окно системных компонентов и выберете пункт для отключения отображения эскизов. Вы можете таким же способом вернуть эту настройку при необходимости.

Также вы можете воспользоваться поиском и перейти в настройки параметров системных папок. Здесь есть пункт для отображения значков или эскизов. Выберете нужное состояние и сохраните изменения. После этого перезагрузите систему, что изменения вступили в силу.

Оперативная память

Для этого была разработана специальная утилита, которая позволяет быстро очистить кэш оперативной памяти без непосредственного вмешательства пользователя в настройки системы. Необходимо перейти в системную папку и запустить соответствующую программу, которая находится в папке C:WindowsSystem32 и называется rundll32.exe.

После запуска утилиты от имени администратора произойдет автоматическая очистка кэша оперативной памяти. Можете создать ярлык на рабочем столе для быстрого доступа к компоненту, для чего кликните по нему правой кнопкой мыши и выберете пункт «Создать ярлык».

Интернет-браузеры

Во время работы браузеру необходимо множество файлов. Они обычно сохраняются на системном диске. Некоторые из них система автоматически очищает после перезапуска. Но со временем они накапливаются, что может вызывать множество проблем с производительностью и наличием свободного пространства.

Чтобы настроить встроенный браузер, достаточно запустить соответствующую утилиту через поиск. После этого перейдите в общие свойства интернета. Запустите Google Chrome или любой браузер, которым вы пользуетесь. Перейдите в пункт для удаления истории и очистки кэша браузера.

Чтобы очистить кэш браузера, нажмите на кнопку удаления. Делайте эту процедуру периодически, чтобы избавиться от мусорных файлов. Также можно настроить автоматическую очистку. Для этого необходимо перейти на вкладку дополнительных параметров и указать регулярность очистки.

Во временных файлах вы можете настроить размер удаляемых данных, указать время, включить уведомления. Можно также ограничить время пребывания на определенной странице браузера для экономии трафика.

Для настройки других браузеров можно воспользоваться встроенными настройками. Здесь простой интерфейс, поэтому вы легко сможете разобраться с тем, что нужно делать. Можете настроить очистку определенных ресурсов или, наоборот, сохранение нужных данных.

Способы для DNS кэша

Для этого нужно запустить командную строку. Это можно сделать несколькими методами:

  1. Через пуск. В стандартных есть приложение для запуска командной строки.
  2. Через поиск. Для этого введите в поисковой строке название утилиты (командная строка) и запустите ее.
  3. Через выполнение. Введите cmd из нажмите на выполнение операции запуска.

Теперь введите команду, которая позволить очистить нужные данные: ipconfig /flushdns. После выполнения процедуры будет выведено сообщение об успешном завершении процесса.

Очистка кэша восстановления системы

Периодически создаются точки восстановления системы, которые позволяют откатить определенные настройки. Для них выделяется ограниченное свободное пространство. Когда оно заканчивается, возможны различные неполадки. Из-за этого система начнет функционировать неисправно. Поэтому необходимо знать, как очистить кэш на Windows 10 и ниже.

Перейдите в панель управления. Воспользуйтесь для этого стандартным поиском. Зайдите в раздел восстановления системы. Теперь откройте диалоговое окно для настройки. На соответствующей вкладке вы можете указать автоматическое создание точек восстановления или отключить их, что не рекомендуется делать. Удалите имеющиеся точки для освобождения дискового пространства. Создайте новую точку в целях безопасности и примените изменения.

Как почистить кэш компьютера на Windowsс помощью программ

Почистить кэш компьютера на Windows с помощью программ — достаточно легко. Существует множество специализированных пакетов, которые позволяют быстро очистить системный кэш. Например, CCleaner имеет простой и понятный интерфейс. Необходимо отметить нужные компоненты для удаления и нажать кнопку «Очистить». Существует множество и других программ. Каждая из которых обладает похожим функционалом, поэтому можно выбрать любую из них.

Читайте также:  Lmhosts sam как должен выглядеть

Как произвести очистку кэш памяти?

Для этого можно воспользоваться различными инструментами. Каждый из них обладает своими преимуществами и недостатками, но используется для выполнения различных процедур.

DNS (ДНС)

Для этого необходимо перейти в командную строку любым из перечисленных методов. После этого вводится специальная команда для очистки. При успешном выполнении выведется соответствующее сообщение о завершении процесса.

Чистка thumbnail

Для этого можно перейти в свойства системного диска. Далее необходимо выбрать стандартную утилиту для очистки диска. Галочкой отметьте thumbnails. После этого можете начать очистку. Обычно это не занимает много времени.

Вы можете отключить отображение эскизов. Таким образом, вы не увидите иконок, но сможете сэкономить место в кэш памяти, что важно для выполнения других процессов. Перейдите в свойства папки и настройте соответствующее отображение. Перезапустите систему.

Нюансы для оперативной памяти

Оперативную память нужно очищать регулярно. Поэтому имеет смысл автоматизировать этот процесс. Создайте на рабочем столе ярлык, который ссылается на программу очистки кэша оперативной памяти, находящуюся в C:WindowsSystem32 под названием rundll32.exe. После создания ярлыка нажмите на него. Проведется анализ и чистка ресурсов. В результате ваше устройство начнет работать намного быстрее.

Как удалить все временные файлы с помощью программ?

Чтобы не лезть в сложные настройки, можете воспользоваться специальным программным обеспечением. Это существенно упростит поставленную задачу. Например, скачайте CCleaner – это распространенный программный пакет. Базовый функционал предоставляется совершенно бесплатно, что подойдет для повседневных нужд.

Загрузите установочный файл с сайта разработчика. Установите программу, следуя пошаговой инструкции установщика. После этого запустите программный продукт.

С левой стороны располагаются пункты, которые подвергаются очистке. Выберете галочкой те элементы, которые необходимо удалить. После этого нажмите на кнопку анализ. Будет проведена проверка этих элементов и выделены те, которые можно удалить. Нажмите на кнопку «Очистка». Начнется удаление ненужных кэш файлов. Этот процесс может занять некоторое время в зависимости от производительности системы.

Также вы можете очистить ненужные записи реестра, если перейдет на соответствующую вкладку. Это позволяет очистить битые ссылки, что существенно ускорить быстродействие системы. Рекомендуется перед этим создать точку восстановления, если вы не уверены в своих действиях.

Главное преимущество такого метода очистки – доступность. Скачать и установить программу сможет каждый. Вам не требуется вникать в тонкости работы ОС. Вся настройка и очистка будет проведена вместо вас.

Способы для браузера

Для каждого браузера способ отличается. Базовый алгоритм следующий: перейдите в настройки. Зайдите на вкладку очистки истории и выберете нужные файлы. Нажмите на кнопку «Очистить». Это может занять некоторое время.

Возможные проблемы

Иногда в процессе очистки могут возникнуть некоторые неприятности. В особенности такое случается, если вы пытались самостоятельно очистить кэш, но допустили ошибку на одном из этапов. Рассмотрим распространенные неполадки среди пользователей.

Файлы в кэш памяти не удаляются

Бывает, что удаляемые ресурсы используются рабочим приложением. В таком случае они не могут быть удалены. Чтобы справиться с проблемой, вам необходимо открыть диспетчер задач, выбрать работающий процесс остановить его и запустить очистку заново. Теперь все должно пройти в соответствии с правилами.

Не удаляется кэш браузера

Бывает, что некоторые файлы браузера также используются во время удаления. По этой причине кэш не может быть очищен. В таком случае рекомендуется закрыть приложение. Все процессы будут остановлены, что позволит очистить кэш.

Меры предосторожности

Следует помнить, что очистка кэша дает возможность ускорить только некоторые процессы. Например, если вы запретите использование эскизов, работа проводника замедлится. Если вы удалите корзину, то можете лишиться некоторых файлов, которые могли быть полезными.

Если вы очистите данные браузера неверно, то рискуете потерять информацию о паролях. Поэтому следует внимательно следить за тем, какие данные вы удаляете.

Удаление кэша позволяет как ускорить, так и замедлить работу системы. Вам следует грамотно распоряжаться со своими файлами. Рекомендуется вручную выбирать удаляемые ресурсы системы. Таким образом, вы сможете защитить ценную информацию, а также обеспечить конфиденциальность данных.

Было рассмотрено, что такое кэш, а также основные методы для его очистки. Постоянно необходимо следить за данными браузера и DNS, которые существенно тормозят работу ОС. Вы можете осуществлять очистку как вручную, так и использовать специальное ПО, что позволит упростить весь процесс и не вдаваться в подробности.

Рекомендованные публикации

В случае с обновлением операционной системы Windows 10 может возникать ошибка 0x80070013. Ошибка сопровождается описанием: «С установкой обновления возникли некоторые проблемы,…

При установке некоторых приложений, может запрашиваться компонент .NET Framework 3.5, который по умолчанию установлен в систему Windows начиная с 7…

Многие пользователи сталкивались с ошибкой 0x80070570 при установке Windows, в данной статье, попробуем описать возможные методы решения этой ошибки. По…

Компания StatCounter, аналитическая служба, предоставляет статистические данные на основе данных с 2 миллионов сайтов по всему миру. Согласно последним январским…

Кэш [1] [2] [3] [4] или кеш [5] [6] [7] (англ. cache , от фр. cacher — «прятать»; произносится [ kæʃ ] — «кэш») — промежуточный буфер с быстрым доступом к нему, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, чем выборка исходных данных из более медленной памяти или удалённого источника, однако её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных.

Содержание

История [ править | править код ]

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». 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 [8] .

Функционирование [ править | править код ]

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, часто называемый тегом, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша. Если в кэше не найдена запись, содержащая затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становится доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша. Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий, или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL — это идентификатор, а содержимое веб-страницы — это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения.

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи.

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный»). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной. Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша.

Аппаратная реализация [ править | править код ]

Кэш центрального процессора [ править | править код ]

В связи с ростом частоты, на которой функционируют процессоры, и повышением производительности подсистемы оперативной памяти (ОЗУ), узким местом вычислительной системы стал интерфейс передачи данных.

Читайте также:  Iptables посмотреть правила nat

Кэш-память может давать значительный выигрыш в производительности в случае, когда тактовая частота ОЗУ значительно меньше тактовой частоты процессора. Ряд моделей процессоров обладают собственным кэшем для минимизации времени доступа к оперативной памяти (ОЗУ), которая медленнее, чем регистры (эти регистры и буферы ввода-вывода могут считаться кэшем нулевого уровня). Тактовая частота для кэш-памяти обычно ненамного меньше частоты ЦП.

В процессорах с поддержкой виртуальной адресации часто вводят небольшой быстродействующий буфер трансляций адресов (TLB). Его скорость важна, так как он опрашивается на каждом обращении в память.

Проблема синхронизации между различными кэшами (как одного, так и множества процессоров) решается когерентностью кэша.

Существует три варианта обмена информацией между кэш-памятью различных уровней, или, как говорят, кэш-архитектуры: инклюзивная, эксклюзивная и неэксклюзивная.

Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в различных уровнях кэша (предпочитает фирма AMD).

В неэксклюзивной кэши могут вести себя как угодно.

Уровни кэша [ править | править код ]

Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Максимальное количество кэшей — четыре. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать трёх. Кэш-память уровня N+1, как правило, больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

  • Самым быстрым является кэш первого уровня — L1 cache (level 1 cache). По сути, он является неотъемлемой частью процессора, поскольку расположен на одном с ним кристалле и входит в состав функциональных блоков. В современных процессорах обычно L1 разделён на два кэша — кэш команд (инструкций) и кэш данных (Гарвардская архитектура). Большинство процессоров без L1 не могут функционировать. L1 работает на частоте процессора, и, в общем случае, обращение к нему может производиться каждый такт. Зачастую является возможным выполнять несколько операций чтения/записи одновременно.
  • Вторым по быстродействию является кэш второго уровня — L2 cache, который обычно, как и L1, расположен на одном кристалле с процессором. В ранних версиях процессоров L2 реализован в виде отдельного набора микросхем памяти на материнской плате. Объём L2 от 128 кбайт до 1−12 Мбайт. В современных многоядерных процессорах кэш второго уровня, находясь на том же кристалле, является памятью раздельного пользования — при общем объёме кэша в n Мбайт на каждое ядро приходится по n/c Мбайта, где c — количество ядер процессора.
  • Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может быть очень большим — более 24 Мбайт. L3 медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память. В многопроцессорных системах находится в общем пользовании и предназначен для синхронизации данных различных L2.
  • Существует четвёртый уровень кэша, применение которого оправдано только для многопроцессорных высокопроизводительных серверов и мейнфреймов. Обычно он реализован отдельной микросхемой.

Ассоциативность кэша [ править | править код ]

Одна из фундаментальных характеристик кэш-памяти — уровень ассоциативности — отображает её логическую сегментацию, которая вызвана тем, что последовательный перебор всех строк кэша в поисках необходимых данных потребовал бы десятков тактов и свёл бы на нет весь выигрыш от использования встроенной в ЦП памяти. Поэтому ячейки ОЗУ жёстко привязываются к строкам кэш-памяти (в каждой строке могут быть данные из фиксированного набора адресов), что значительно сокращает время поиска.

При одинаковом объёме кэша схема с большей ассоциативностью будет наименее быстрой, но наиболее эффективной (после четырёхпотоковой реализации прирост «удельной эффективности» на один поток растёт мало).

Кэширование внешних накопителей [ править | править код ]

Многие периферийные устройства хранения данных используют внутренний кэш для ускорения работы, в частности, жёсткие диски используют кэш-память от 1 до 256 Мбайт (модели с поддержкой NCQ/TCQ используют её для хранения и обработки запросов), устройства чтения CD/DVD/BD-дисков также кэшируют прочитанную информацию для ускорения повторного обращения.

Операционная система также использует часть оперативной памяти в качестве кэша дисковых операций (например, для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жёстких дисков, flash-памяти и гибких дисков). Часто для кэширования жёстких дисков предоставляется вся свободная (не выделенная процессам) оперативная память.

Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:

  1. скорость доступа процессора к оперативной памяти в сотни и более раз больше, чем к памяти внешних накопителей;
  2. производительность дисковых устройств хранения (жесткие, гибкие, оптические диски) максимальна при чтении-записи нескольких последовательно расположенных блоков и значительно уменьшается при одиночных запросах в разные места диска, что связано с инерцией механического привода головки.
  3. крайне неравномерная частота обращения к различным блокам памяти внешних накопителей:
  1. использование части блоков несколькими процессами одновременно, по чтению и записи (например, в базах данных)
  2. очень частое чтение части блоков (индексные файлы, каталоги в файловой системе)
  3. очень частая запись части блоков (файлы логов, журналов, баз данных; метаданные файловой системы).

При чтении кэш позволяет прочитать блок один раз, затем хранить одну копию блока в оперативной памяти для всех процессов и выдавать содержимое блока «мгновенно» (по сравнению с запросом к диску). Существует техника «предзапроса» — в фоновом режиме операционной системой считываются в кэш также несколько следующих блоков (после нужного).

При записи кэш позволяет сгруппировать короткие записи в более крупные, которые эффективнее обрабатываются накопителями, либо избежать записи промежуточных модификаций. При этом все промежуточные состояния блока видны процессам из оперативной памяти.

Кэширование внешних устройств хранения значительно увеличивает производительность системы за счёт оптимизации использования ввода-вывода. Преимуществом технологии является прозрачная (незаметная для программ) автоматическая оптимизация использования памяти-дисков при неизменности логики приложений, работающих с файлами.

Недостатком кэширования записи является промежуток времени между запросом на запись от программы и фактической записью блока на диск, а также изменение порядка выполнения записей, что может приводить к потерям информации или несогласованности структур при сбое питания или зависании системы. Данная проблема сглаживается принудительной периодической синхронизацией (записью изменённых строк кэша) и журналированием файловых систем.

Программная реализация [ править | править код ]

Политика записи при кэшировании [ править | править код ]

При чтении данных кэш-память даёт однозначный выигрыш в производительности. При записи данных выигрыш можно получить только ценой снижения надёжности. Поэтому в различных приложениях может быть выбрана та или иная политика записи кэш-памяти.

Существуют две основные политики записи кэш-памяти — сквозная запись (write-through) и отложенная запись (write-back):

  1. Сквозная запись — запись производится непосредственно в основную память (и дублируется в кэш), то есть запись не кэшируется.
  2. Отложенная запись — запись данных производится в кэш. Запись же в основную память производится позже (при вытеснении или по истечении времени), группируя в одной операции несколько операций записи в соседние ячейки. Технология обратной записи на некоторое время делает данные в основной памяти неактуальными, для самого ЦП эти неактуальности не заметны, но перед обращением к памяти другого ведущего системной шины (контроллера DMA, bus-master-устройства шины PCI) кэш должен быть записан в память принудительно. При использовании обратной записи в многопроцессорной системе кэши различных ЦП должны быть согласованы (или процессоры должны использовать одну кэш-память).

Алгоритм работы кэша с отложенной записью [ править | править код ]

Изначально все заголовки буферов помещаются в список свободных буферов. Если процесс намеревается прочитать или модифицировать блок, то он выполняет следующий алгоритм:

  1. пытается найти в хеш-таблице заголовок буфера с заданным номером;
  2. в случае, если полученный буфер занят, ждёт его освобождения;
  3. в случае, если буфер не найден в хеш-таблице, берёт первый буфер из хвоста списка свободных;
  4. в случае, если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения (см. ниже);
  5. в случае, если полученный буфер помечен как «грязный», выполняет асинхронную запись содержимого буфера во внешнюю память.
  6. удаляет буфер из хеш-таблицы, если он был помещён в неё;
  7. помещает буфер в хеш-таблицу с новым номером.

Процесс читает данные в полученный буфер и освобождает его. В случае модификации процесс перед освобождением помечает буфер как «грязный». При освобождении буфер помещается в голову списка свободных буферов.

  1. если процесс прочитал некоторый блок в буфер, то велика вероятность, что другой процесс при чтении этого блока найдёт буфер в оперативной памяти;
  2. запись данных во внешнюю память выполняется только тогда, когда не хватает «чистых» буферов, либо по запросу.

Алгоритм вытеснения [ править | править код ]

Если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения буфера. Алгоритм вытеснения существенно влияет на производительность кэша. Существуют следующие алгоритмы:

  1. LRU (англ. Least Recently Used ) — вытесняется буфер, неиспользованный дольше всех;
  2. MRU (англ. Most Recently Used ) — вытесняется последний использованный буфер;
  3. LFU ( англ. ) (англ. Least Frequently Used ) — вытесняется буфер, использованный реже всех;
  4. ARC ( англ. ) (англ. Adaptive Replacement Cache ) — алгоритм вытеснения, комбинирующий LRU и LFU, запатентованный IBM.

Применение того или иного алгоритма зависит от стратегии кэширования данных. LRU наиболее эффективен, если данные гарантированно будут повторно использованы в ближайшее время. MRU наиболее эффективен, если данные гарантированно не будут повторно использованы в ближайшее время. В случае, если приложение явно указывает стратегию кэширования для некоторого набора данных, то кэш будет функционировать наиболее эффективно.

Читайте также:  Legacy usb storage detect что это

Кэширование, выполняемое операционной системой [ править | править код ]

Кэш оперативной памяти состоит из следующих элементов:

  1. набор страниц оперативной памяти, разделённых на буферы, равные по длине блоку данных соответствующего устройства внешней памяти;
  2. набор заголовков буферов, описывающих состояние соответствующего буфера;
  3. хеш-таблицы, содержащей соответствие номера блока заголовку;
  4. списки свободных буферов.

Кэширование интернет-страниц [ править | править код ]

В процессе передачи информации по сети может использоваться кэширование интернет-страниц — процесс сохранения часто запрашиваемых документов на (промежуточных) прокси-серверах или машине пользователя, с целью предотвращения их постоянной загрузки с сервера-источника и уменьшения трафика. Таким образом, информация перемещается ближе к пользователю. Управление кэшированием осуществляется при помощи HTTP-заголовков.

Как вариант, кэширование веб-страниц может осуществляться с помощью CMS конкретного сайта для снижения нагрузки на сервер при большой посещаемости. Кэширование может производиться как в память, так и в файловый кэш [9] . Недостаток кэширования заключается в том, что изменения, внесённые на одном браузере, могут не сразу отражаться в другом браузере, в котором данные берутся из кэш-памяти.

Кэширование результатов работы [ править | править код ]

Многие программы записывают куда-либо промежуточные или вспомогательные результаты работы, чтобы не вычислять их каждый раз, когда они понадобятся. Это ускоряет работу, но требует дополнительной памяти (оперативной или дисковой). Примером такого кэширования является индексирование баз данных.

Кэш – это временные файлы или копии файлов и данных, сохраненные в памяти компьютера, телефона, сервера или браузера для быстрой загрузки по запросу пользователя, а также буфер обмена информации электронных устройств. Хотя название во всех случаях одинаковое, но принцип работы несколько отличается. В статье мы расскажем, в чем отличительные особенности разных типов кэша на разных устройствах.

Говоря простыми словами, кэш (cache) представляет собой копии файлов, которыми вы пользовались, для быстрого доступа к ним. Если вы их удалите, то телефон, компьютер или браузер создаст их снова сразу после использования той или иной программы.

Назначение и тип кэша

Кэшем зовут промежуточный буфер обмена с быстрым доступом, где содержится информация, которая может быть повторно запрошена. А процесс записи данных в кэш принято называть кэшированием. Извлечение данных из кэша занимает меньше времени, в сравнении с медленной памятью или из удаленных источников. Поэтому главное назначение кэша – снизить временную задержку при доступе к информации и увеличить быстродействие устройства, программы или операционной системы.

Кэширование и кэшированные данные

Выделяют два типа кэша:

Аппаратная реализация

Аппаратный кэш используется в электронных компонентах и мобильных устройствах – жестком диске, процессоре ПК или смартфона. В память с быстрым доступом помещаются и извлекаются копии часто используемых инструкций и записей. Причем если в HDD в качестве хранилища используется микросхема, то у центрального процессора для ПК или в составе мобильной платформы, кэш состоит из нескольких уровней именуемых L1, L2, L3 и т.д. Объем каждого последующего уровня кэша больше, при этом пропускная способность заметно ниже.

Организацию кэш-памяти центрального процессора для ПК рассмотрим на примере Intel Xeon E3-1240. Объем кэша L1 – 32 КБ на ядро, L2 – 256 КБ на ядро, а L3 – 8 МБ на все ядра. У более современных и многоядерных процессоров, объем памяти больше. Скорость чтения, записи и копирования, у каждого последующего уровня на 30-50% меньше. При этом пропускная способность самого медленного кэша L3 – в 6-8 раз выше, в сравнении с оперативной памятью.

Пропускная способность аппаратного кэша.

Принцип работы кэша следующий. Благодаря заложенным алгоритмам, процессор заранее просчитывает, какой тип данных потребуется, для чего извлекает заранее подготовленные записи. Если же расчет выполнен неверно или нужная запись отсутствует, цепочка действий выстраивается заново, а поиск требуемых данных выполняется в удаленных разделах памяти – кэш L2 или L3, оперативная память или HDD. В обоих случаях продолжительность обработки запроса увеличивается. Читайте подробнее о назначении кэша в процессоре.

Стоит отметить, что увеличить объем аппаратного кэша невозможно. И если для процессора это не критично, так как производитель устанавливает оптимальный объем памяти, то для жесткого диска лишней кэш память не будет. Поскольку часть памяти отведено под прошивку и микро ОС. Оптимальный объем 128 или 256 МБ.

Программная реализация

Программный кэш представляет собой область данных на диске, обычно папку, где приложения или операционная система хранит часто используемые файлы. При повторном запросе со стороны пользователя, программа ищет данные в кэше для оперативной загрузки. Если информация отсутствует или устарела, загрузка производится из внешних источников – интернета.

Стоит отметить, что на скорость считывания и загрузки данных из кэша влияет тип накопителя. Наивысшую скорость обеспечивают твердотельные диски – SSD, среднюю скорость демонстрируют гибридные решения SSD и HDD – HHD, наименьшая скорость у диска HDD.

Кэш в разных устройствах

Что такое кэш браузера

В браузере используется программная реализация кэширования на диск. Информация о просмотренных страницах сохраняется в выделенную область памяти. При следующем запросе, программа сначала ищет страницу в кэш-памяти. Если поиск удачен – загружает страницу, в ином случае скачивает повторно из интернета. Таким образом, достигается быстрая загрузка данных, что эффективно при слабом или отсутствующем подключении к интернету.

Из недостатков стоит отметить длительность поиска кэшированной страницы, на что влияет тип и загруженность накопителя, а так же общая конфигурация компьютера. На слабых машинах со старыми или изношенными дисками, скорость работы ощутимо ниже. Поэтому переполненную область данных рекомендуется периодически очищать. Узнайте подробнее как очистить кэш браузера, в нашем отдельном материале.

Что такое кэш на компьютере

На компьютере операционная система так же использует программную реализацию кэширования. Остаточные файлы обновления системы, отчеты различных служб, базы данных и т.д., обычно хранятся во временной выделенной области памяти на диске.

Статистика очистки памяти на компьютере

Так же на компьютере используется другой вид программного кэширования – файл подкачки. В скрытое от пользователя хранилище, игры и приложения записывают данные, что не поместились в оперативной памяти или что могут пригодиться позднее. Объем файла подкачки регулируется в операционной системе и позволяет частично компенсировать нехватку оперативной памяти.

Стоит отметить, что компьютер так же нуждается в удалении временных файлов для увеличения производительности. Смотрите детальнее как очистить кэш на компьютере.

Что такое кэш на телефоне

На телефоне, в частности с ОС Android, кэшем одновременно называют временные файлы, а так же дополнения к приложениям и играм. В первом случае, временные файлы образовываются в процессе работы программ. В число данных входят сохраненные страницы из интернета, миниатюры фотографий в галерее, отчеты о работе или сбоях и т.д.

Кэш в виде дополнения к играм или программам – неотъемлемая часть приложения для нормальной работы или доступа к дополнениям. В играх такой вид временных данных хранит текстуры, языковые пакеты, библиотеки и т.д. Если данные отсутствуют, то игра не запустится или не заработает на определенном этапе. В случае с программой, ограничения коснуться определенных функций.

В ОС Android кэш активных пользователей часто достигает 2 ГБ, что ощутимо заметно на устройствах, где 8 или 16 ГБ внутренней памяти. Для освобождения памяти или ускорения работы устройства, рекомендуется удалить ненужные файлы. Узнайте детальнее, как очистить кэш на андроиде в отдельной статье.

Данные кэша в телефоне.

Краткое резюме

  • Существует аппаратный и программный кэш.
  • Аппаратный кэш использует собственную память с быстрым доступом. Программный кэш – хранит данные в папке на диске.
  • Аппаратный кэш способствует увеличению производительности компьютера, за счет уменьшения обращений к оперативной и дисковой памяти. Программный кэш ускоряет загрузку ранее просмотренной информации.
  • Аппаратное увеличение кэш-памяти недоступно. Объем программной кэш-памяти ограничено свободным пространством на диске.
  • Для освобождения памяти и увеличения быстродействия системы, программный кэш рекомендуется периодически очищать.
  • Кэширование – процесс создания и сохранение в памяти копий файлов.
  • Кэшированные данные – сохраненные копии файлов программ, приложений, страниц и др.

Видео инструкции

Вывод

В статье мы детально описали, что такое кэш. В чем различия, а так же как устроена работа кэш-памяти. Промежуточный буфер обмена информацией способствует повышению быстродействия и производительности. При этом программный кэш лучше очищать несколько раз в год, что бы исключить переполнения и замедления работы компьютера или телефона.

Какие у вас есть вопросы? Задавайте интересующий вас вопрос в комментариях.

Статья была Вам полезна?

Поставьте оценку — поддержите проект!

(7 оценок, среднее: 5,00 из 5)

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
No Image Компьютеры
0 комментариев
Adblock detector