Cache Memory
الذاكرة المخبية
م. عامر دلعين، 09/03/2004
ربما سمعتم بالـ Cache عند شراء حاسوب جديد، حيث
يقوم الباعة عادةً بنصيحتكم بأن هذا النوع من المعالجات
يحتوي على كاش، في حين أن الأنواع الأخرى لا تحوي
إلا كمية قليلة. فما هي الـ كاش؟.
الكاش هي تقنية استخدام ذاكرة سريعة جداً، لكنها
صغيرة السعة من أجل تسريع ذاكرة بطيئة ولكنها كبيرة.
للنظر في ذلك من خلال المثال التالي:
لنفرض أننا دخلنا مكتبة كبيرة، وتوجهنا إلى أمينة
المكتبة للحصول على كتاب معين، فإن أمينة المكتبة
تأخذ اسم الكتاب ثم تغوص بين خزائن الكتب بحثاً
عن الكتاب، ثم تعود (ربما بعد ساعة) بالكتاب. لنفرض
أننا أخذنا الكتاب، بعد أن انتهينا منه أردنا أن
نعيده، فإن أمينة المكتبة تأخذ الكتاب وتذهب به
إلى حيث كان. قد تبدو هذه العملية مباشرة وعادية،
وليس فيها ما يدعو للقلق. ولكن لنتابع بقية القصة؛
بعد دقائق قليلة يأتي شخص آخر طالباً نفس الكتاب،
فتبدأ أمينة المكتبة في رحلةٍ جديدةٍ إلى عمق المكتبة
بحثاً عن الكتاب الذي نسيت أين وضعته. بعد زمن تعود
حاملةًَ الكتاب. بعد أيام من عمل أمينة المكتبة
بهذه الطريقة، خطرت ببالها الفكرة التالية: ستقوم
أمينة المكتبة بتخصيص رفٍ قريب يتسع لعشرة كتب.
ستضع أمينة المكتبة على هذا الرف آخر عشرة كتب تم
طلبها، وبالتالي في حال كان هناك كتاب عليه اقبال
شديد فإنها لن تضطر للذهاب إلى عمق المكتبة بحثاً
عنه بين الخزائن. بدأت أمينة المكتبة بتطبيق الفكرة،
وعندما عاد صاحبنا الثاني يريد إعادة الكتاب، فإنها
أخذته منه ووضعته على الرف الجديد. وبعد دقائق جاء
شخص ثالث راغباً في استعارة نفس الكتاب، فما كان
على أمينة المكتبة إلا أن تمد يدها للوصول إلى الرف،
فأعطته الكتاب خلال ثوانٍ.
هذه الفكرة البسيطة التي خطرت ببال أمينة المكتبة
هي ذات الفكرة التي تقوم عليها تقنية الـ كاش في
المعالجات. حيث توجد المعلومات على الأقراص الصلبة،
ومن المعروف أن الأقراص الصلبة تتسع لكمية هائلة
من المعلومات، غير أنها بطيئة للغاية مقارنة مع
سرعة المعالج، وبالتالي إذا احتاج المعالج إلى معلومةٍ
ما موجودةٍ على القرص الصلب، فإنه سيضطر للانتظار
وقتاً طويلاً (بالنسبة له) للحصول على هذه المعلومة.
وبالتالي تفيد الكاش كثيراً في تسريع عمل المعالج.
للـ كاش عدة مستويات؛ تحوي جميع المعالجات ذاكرة
كاش من النوع L1، يمتاز هذا النوع بالسرعة الكبيرة
جداً، يكون حجم هذه الـ كاش نحو 4 إلى 16 كيلو بايت.
النوع الثاني هو L2، وهذا النوع يختلف من معالج
إلى آخر. بعض المعالجات لا تحتوي هذا النوع، وبالتالي
يكون سعرها رخيصاً وأداؤها منخفضاً. يختلف حجم هذا
النوع من الكاش من 128 كيلو بايت إلى 512 كيلو بايت.
|
