Кэш жады және виртуалды жады
Кэш жады мен виртуалды жад арасындағы айырмашылық осы екеуінің қолданылу мақсаты мен физикалық бар болуымен байланысты. Кэш жады – негізгі жадқа кіру уақытын жақсарту үшін қолданылатын жад түрі. Ол орталық процессор мен негізгі жад арасында орналасады және L1, L2 және L3 сияқты кэштердің бірнеше деңгейі болуы мүмкін. Кэш жады үшін қолданылатын аппараттық құрал түрі негізгі жад үшін пайдаланылатын ЖЖҚ (кездейсоқ қол жеткізу жады) қарағанда әлдеқайда қымбат, себебі кэш жады әлдеқайда жылдамырақ. Осы себепті кэш жадының сыйымдылығы өте аз. Виртуалды жад - бұл жедел жадты (негізгі жад) тиімді пайдалану үшін қолданылатын жадты басқару әдісі, сонымен бірге әрбір бағдарлама үшін нақты физикалық ЖЖҚ (негізгі жад) сыйымдылығынан үлкенірек жеке жад кеңістігін қамтамасыз етеді. Мұнда жадты кеңейту үшін қатты диск қолданылады. Физикалық жедел жадтағы элементтер қатты диск арқылы алға және артқа тасымалданады.
Кэш жады дегеніміз не?
Кэш жады – процессор (Орталық өңдеу блогы) мен RAM (кездейсоқ қол жеткізу жады) арасында орналасқан жад түрі. Кэш жадының мақсаты - жедел жадтан орталық процессордың жадыға қол жеткізу уақытын азайту. Кэш жады жедел жадыға қарағанда әлдеқайда жылдам. Сонымен, кэштегі кіру уақыты ЖЖҚ-дағы кіру уақытынан әлдеқайда аз. Бірақ кэш жады үшін пайдаланылатын жад құны ЖЖҚ үшін пайдаланылатын жад құнынан әлдеқайда жоғары, демек, кэш жадының сыйымдылығы өте аз. Кэш жады үшін пайдаланылатын жад түрі SRAM (статикалық кездейсоқ қол жеткізу жады) деп аталады.
Процессор жадқа қол жеткізгісі келгенде, алдымен кэш жадында қажет нәрсенің бар-жоғын тексереді. Иә болса, ол оған ең аз кідіріспен қол жеткізе алады. Егер ол кэште тұрмаса, сұралған мазмұн жедел жадтан кэшке көшіріледі, содан кейін тек процессор оған кэштен қол жеткізеді. Мұнда кэштен мазмұнды көшіру кезінде тек сұралған жад мекенжайындағы мазмұн ғана емес, сонымен қатар жақындағы мазмұн да кэшке көшіріледі. Осылайша, келесі жолы кэшті зақымдау ықтималдығы жоғары, өйткені компьютерлік бағдарламалардың көпшілігі жақын маңдағы деректерге немесе соңғы рет қол жеткізілген деректерге жиі қатынасады. Сонымен, кэштің арқасында жадтың орташа кідірісі азаяды.
Процессорда кэштердің үш түрі бар: бағдарлама нұсқауларын сақтауға арналған нұсқаулық кэші, деректер элементтерін сақтауға арналған деректер кэші және жад салыстыруларын сақтауға арналған аударманы қарау буфері. Деректер кэшінде, әдетте, көп деңгейлі кэштер бар. Яғни L1, L2 және L3 сияқты бірнеше кэш бар. L1 кэш - процессорға ең жақын ең жылдам, бірақ ең кіші кэш жады. L2 кэш L1-ге қарағанда баяу, бірақ L1-ден үлкенірек және L1 кэшінен кейін орналасады. Осы иерархияның арқасында жадқа жақсырақ орташа кіру уақытын азырақ шығынмен алуға болады.
Виртуалды жад дегеніміз не?
Виртуалды жад – компьютер жүйелерінде қолданылатын жадты басқару әдісі. Виртуалды жад деп аталатын аппараттық құрал жоқ, бірақ бұл бағдарламалар үшін виртуалды мекенжай кеңістігін қамтамасыз ету үшін жедел жады мен қатты дискіні пайдаланатын тұжырымдама. Бірінші ЖЖҚ беттер деп аталатын бөліктерге бөлінеді және олар физикалық жад мекенжайлары арқылы анықталады. Қатты дискіде арнайы бөлік сақталған, онда Linux жүйесінде ол своп деп аталады, ал Windows жүйесінде ол бет файлы деп аталады. Бағдарлама іске қосылғанда, оған нақты физикалық жадтан да үлкенірек болуы мүмкін виртуалды мекенжай кеңістігі беріледі. Виртуалды жад кеңістігі де беттер деп аталатын бөліктерге бөлінеді және осы виртуалды жадтың әрбір беті физикалық бетке салыстыруға болады. Бет кестесі деп аталатын кесте осы салыстыруды қадағалайды. Физикалық жадта бос орын таусылғанда, белгілі бір физикалық беттер қатты дискідегі арнайы бөлікке итеріледі. Қатты дискіге жіберілген кез келген бет қайтадан қажет болғанда, ол физикалық жадтан басқа таңдалған бетті қатты дискіге қою арқылы физикалық жадқа жеткізіледі.
Кэш жады мен виртуалды жадтың айырмашылығы неде?
• Кэш жады – негізгі жадқа кіру уақытын жақсарту үшін пайдаланылатын жад түрі. Бұл жадқа кірудің орташа кідірісін азайту үшін орталық процессор мен жедел жады арасында орналасқан жылдамырақ жад түрі. Виртуалды жад – жадты басқару әдісі, ол бағдарламаларға өзінің виртуалды жад кеңістігін алуға мүмкіндік беретін тұжырымдама болып табылады, ол қол жетімді нақты физикалық жедел жадтан да үлкенірек.
• Кэш жады – физикалық түрде бар аппараттық жад түрі. Екінші жағынан, виртуалды жад деп аталатын аппараттық құрал жоқ, себебі ол виртуалды жад түрін қамтамасыз ету үшін жедел жадты, қатты дискіні, жадты басқару блогын және бағдарламалық құралды пайдаланатын тұжырымдама.
• Кэш жадын басқару толығымен аппараттық құрал арқылы жүзеге асырылады. Виртуалды жад операциялық жүйемен (бағдарламалық құрал) басқарылады.
• Кэш жады жедел жады мен процессор арасында орналасқан. Мәліметтерді тасымалдау жедел жады, кэш жады және процессорды қамтиды. Виртуалды жад, керісінше, жедел жады мен қатты диск арасында деректерді тасымалдауды қамтиды.
• Кэш жадтары килобайт және мегабайт сияқты шағын өлшемдерді алады. Виртуалды жад, керісінше, гигабайт алатын үлкен өлшемдерді қамтиды.
• Виртуалды жад физикалық жады мен виртуалды жад арасындағы салыстыруды сақтайтын бет кестелері сияқты деректер құрылымдарын қамтиды. Бірақ деректер құрылымдарының бұл түрі кэш жады үшін қажет емес.
Қорытынды:
Кэш жады және виртуалды жады
Кэш жады негізгі жадқа кіру уақытын жақсарту үшін пайдаланылады, ал виртуалды жад жадты басқару әдісі болып табылады. Кэш жады нақты аппараттық құрал, бірақ виртуалды жад деп аталатын аппараттық құрал жоқ. ЖЖҚ, қатты диск және басқа да әртүрлі аппараттық құралдар операциялық жүйемен бірге әрбір бағдарламаға үлкен және оқшауланған виртуалды жад кеңістігін қамтамасыз ету үшін виртуалды жад деп аталатын тұжырымдаманы жасайды. Кэш жадындағы мазмұнды аппараттық құрал басқарады, ал виртуалды жадтағы мазмұн операциялық жүйемен басқарылады.
