Что такое кэш память

Как очистить кэш память браузера

Когда вы используете Интернет браузер (Internet Explorer, Opera или какой-нибудь другой) и просматриваете веб-страницы, эти файлы автоматически сохраняются на вашем компьютере. Они известны как кэш память браузера или временные Интернет файлы.

Кэш состоит из памяти и контроллера. Контроллер управляет работой кэша. При записи данных в оперативную память изначально выполняется загрузка этой информации в кэш, который является временным хранилищем, а затем блок данных выгружается в оперативную память. Таким же способом данные выгружаются из ОЗУ в кеш. Таким образом, увеличивается производительность системы.

Контроллер обрабатывает запросы, которые выполняет процессор к ОЗУ, определяя наличие информации в памяти. Если в памяти имеется необходимая информация. Она выгружается в оперативную память. Если же нужные данные отсутствуют, запрос перенаправляется непосредственно к ОЗУ.

Ко­гда про­цес­сор хо­чет про­честь (или за­пи­сать) дан­ные по ка­ко­му-ли­бо ад­ре­су опе­ра­тив­ной па­мя­ти, он пе­ре­да­ёт этот ад­рес в кон­т­рол­лер кэш-па­мя­ти. Кон­т­рол­лер по не­ко­то­ро­му ал­го­рит­му (смот­ри­те да­лее) опре­де­ля­ет, со­дер­жат­ся ли в кэш-па­мя­ти дан­ные, со­от­вет­ствую­щие по­лу­чен­но­му от про­цес­со­ра ад­ре­су. Ес­ли дан­ные най­де­ны (это со­бы­тие на­зы­ва­ет­ся по­па­да­ни­ем в кэш, cache hit), то кэш-кон­т­рол­лер вы­да­ёт тре­буе­мые дан­ные про­цес­со­ру (в слу­чае чте­ния), ли­бо пе­ре­за­пи­сы­ва­ет их по­лу­чен­ны­ми от про­цес­со­ра дан­ны­ми (в слу­чае за­пи­си). Ес­ли же дан­ные не най­де­ны (про­мах кэ­ша, cache miss), то про­из­во­дит­ся об­ра­ще­ние к опе­ра­тив­ной па­мя­ти, и про­цес­сор вы­нуж­ден ждать.

Эф­фек­тив­но­стью кэ­ша на­зы­ва­ет­ся от­но­ше­ние чис­ла по­па­да­ний кэ­ша к об­ще­му ко­ли­че­ству об­ра­ще­ний про­цес­со­ра. Эф­фек­тив­ность, та­ким об­ра­зом, — это чис­ло от 0 до 1. Ну­ле­вая эф­фек­тив­ность озна­ча­ет, что кэш ни­сколь­ко не уско­рил ра­бо­ту си­сте­мы; эф­фек­тив­ность, рав­ная еди­ни­це, озна­ча­ет, что уско­ре­ние мак­си­маль­но, и вре­мя об­ра­ще­ния к па­мя­ти опре­де­ля­ет­ся ско­ро­стью ра­бо­ты кэ­ша, а не ско­ро­стью ра­бо­ты опе­ра­тив­ной па­мя­ти. Эф­фек­тив­ность кэ­ша за­ви­сит от сле­дую­щих фак­то­ров:

  • Объ­ём кэ­ша. Чем боль­ше объ­ём кэ­ша, тем бо́льшую часть тре­буе­мых про­грам­ме дан­ных он мо­жет в се­бе со­дер­жать, тем ре­же бу­дут про­ис­хо­дить об­ра­ще­ния к опе­ра­тив­ной па­мя­ти, и тем вы­ше бу­дет об­щее быст­ро­дей­ствие си­сте­мы.
  • Ал­го­ритм функ­цио­ни­ро­ва­ния кэ­ша. К со­жа­ле­нию, за­ча­стую объ­ё­ма кэш-па­мя­ти не­до­ста­точ­но для то­го, что­бы вме­стить все не­об­хо­ди­мые для вы­чис­ле­ний дан­ные. В этом слу­чае кэш-кон­т­рол­лер дол­жен «ре­шить», ка­кие имен­но дан­ные сле­ду­ет дер­жать в кэ­ше. По­это­му кро­ме объ­ё­ма кэ­ша важ­ным яв­ля­ет­ся ал­го­ритм его функ­цио­ни­ро­ва­ния: кэш, осна­щён­ный хо­ро­шим ал­го­рит­мом, бу­дет го­раз­до эф­фек­тив­нее ис­поль­зо­вать свой объ­ём, хра­ня мень­ше не­нуж­ных дан­ных.
  • Вы­пол­ня­е­мая про­цес­со­ром про­грам­ма. Кэш ока­зы­ва­ет­ся эф­фек­тив­ным по­то­му, что боль­шин­ство ком­пью­тер­ных про­грамм об­ра­ща­ют­ся к па­мя­ти не слу­чай­ным об­ра­зом, а за­ко­но­мер­но. Чем луч­ше кэш-кон­т­рол­лер мо­жет «пред­ска­зать» об­ра­ще­ния при­ло­же­ния к па­мя­ти, тем вы­ше эф­фек­тив­ность.

За­ко­но­мер­ность об­ра­ще­ний про­грам­мы к опе­ра­тив­ной па­мя­ти обыч­но вы­ра­жа­ет­ся в том, что об­ра­ще­ния к па­мя­ти об­ла­да­ют временно́й и про­стран­ствен­ной ло­каль­но­стью:

Кэш второго и третьего уровней наиболее полезен в математических задачах, например, при обсчёте полигонов, когда объём данных меньше размера кэша. В этом случае, можно сразу записать все данные в кэш, а затем производить их обработку.

Ассоциативность кэша

Одна из фундаментальных характеристик кэш-памяти — уровень ассоциативности — отображает её логическую сегментацию. Дело в том, 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. С каждой ячейкой ОЗУ может быть связано более одной строки кэш-памяти: например, n-канальная ассоциативность (англ. n-way set associative) обозначает, что информация по некоторому адресу оперативной памяти может храниться в n местах кэш-памяти.

При одинаковом объеме кэша схема с большей ассоциативностью будет наименее быстрой, но наиболее эффективной.

Кэширование внешних накопителей

Многие периферийные устройства хранения данных используют кэш для ускорения работы, в частности, жёсткие диски используют кэш-память от 1 до 64 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 (в том числе для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жёстких дисков, flash-памяти и гибких дисков).

Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:

скорость доступа процессора к оперативной памяти во много раз больше, чем к памяти внешних накопителей;

Есть такие элементы, которые размещены на столе бухгалтера, к которым он обращается в течение часа по несколько раз. Например, это могут быть номера телефонов, какие-то примеры документов. Данные виды информации находятся прямо на столе, что, в свою очередь,увеличивает скорость доступа к ним.

Точно так же, данные могут добавиться из тех больших блоков данных (папок), на стол, для быстрого использования, к примеру, какой-либо документ. Когда этот документ становится не нужным, его помещают назад в шкаф (в оперативную память), тем самым очищая стол (кэш-память) и освобождая этот стол для новых документов, которые будут использоваться в последующий отрезок времени.

. . .

. . .

. . .

Теги действительности

Канал 1

- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ

Intel

- Dual Xeon 3.6 ГГц;

- 2 ГБ DDR2;

- материнская плата IntelSE7520AF2;

- ОС Windows 2003 Server Web Edition (32 бит);

- 1 жесткий IDE 40 ГБ 7200 rpm, кэш 8 МБ

На приложениях ColdFusion и PHP, не оптимизированных под ту или иную архитектуру, чуть быстрее (2,5-3%) оказались Opteron’ы, зато тест с .NET продемонстрировал последовательную приверженность Microsoft платформе Intel, что позволило паре Xeon’ов вырваться вперед на 8%. Вывод вполне очевиден: используя ПО Microsoft для веб-приложений, есть смысл выбрать процессоры Intel, в других случаях несколько лучшим выбором будет AMD.

Больше – не всегда лучше

Частота промахов при обращении к кэш-памяти может быть значительно снижена за счет увеличения емкости кэша. Но большая кэш-память требует больше энергии, генерирует больше тепла и увеличивает число бракованных микросхем при производстве.

Один из способов обойти эти трудности — передача логики управления кэш-памятью от аппаратного обеспечения к программному.

«Компилятор потенциально в состоянии анализировать поведение программы и генерировать команды по переносу данных между уровнями памяти», — отметил Шен.

Управляемая программным образом кэш-память сейчас существует лишь в исследовательских лабораториях. Возможные трудности связаны с тем, что придется переписывать компиляторы и перекомпилировать унаследованный код для всех процессоров нового поколения.

Выводы

Анализ изложенного выше материала позволяет сделать заключение, что в соответствии с каноническими теориями, современные производители широко используют кэш-память при построении новейших процессоров. Во многом, их превосходные характеристики по быстродействию достигаются именно благодаря применению кэш-памяти второго и даже третьего уровня. Этот факт подтверждает теоретические выкладки Гарвардского университета о том, что ввиду действия принципа локальности информации в современных компьютерах применение кэш-памяти смешанного типа позволяет добиться превосходных результатов в производительности процессоров и снижает частоту необходимых обращений к основной памяти.

Налицо широкие перспективы дальнейшего применения кэш-памяти в машинах нового поколения, однако существующая проблематика невозможности бесконечного увеличения кэша, а также высокая себестоимость изготовления кэша на одном кристалле с процессором, ставит перед конструкторами вопросы о некоем качественном, а не количественном видоизменении или скачке в принципах, либо огранизации кэш-памяти в процессорах будущего.

Дефрагментация диска

Дефрагментатор дисков выполняет поиск фрагментированных файлов и папок на локальных томах. Фрагментированные файл или папка разделены на множество частей и разбрасаны по всему тому.

Если том содержит много фрагментированных файлов и папок, системе требуется большее время для обращения к ним, поскольку приходится выполнять дополнительные операции чтения с диска их отдельных частей. На создание файлов и папок также уходит больше времени, поскольку свободное пространство на диске состоит из разрозненных фрагментов. Системе приходится сохранять новые файлы и папки в разных местах тома.

Дефрагментатор дисков перемещает разрозненные части каждого файла или папки в одно место тома, после чего файлы и папки занимают на диске единое последовательное пространство. В результате доступ к файлам и папкам выполняется эффективнее. Объединяя отдельные части файлов и папок, программа дефрагментации также объединяет в единое целое свободное место на диске, что делает менее вероятной фрагментацию новых файлов.

Процесс поиска и объединения фрагментированных файлов и папок называется дефрагментацией. Время, необходимое для дефрагментации тома, зависит от нескольких факторов, в том числе от его размера, общего числа файлов, степени фрагментации и доступных системных ресурсов. Перед выполнением дефрагментации можно найти все фрагментированные файлы и папки, проанализировав том. Полученные сведения позволят узнать, как много фрагментированных файлов и папок содержит том, и решить, следует ли выполнять дефрагментацию.

С помощью программы дефрагментации можно преобразовать тома, использующие файловые системы FAT, FAT32 и NTFS.

Для запуска программы дефрагментации диска необходимо через кнопки ПУСК, ПРОГРАММЫ, СТАНДАРТНЫЕ
выйти на панель СЛУЖЕБНЫЕ

и запустить ДЕФРАГМЕНТАЦИЯ ДИСКА
.

Рис. 1.1. Общий вид панели дефрагментации.

Целями дефрагментации дисков являются:

  1. анализ состояния каталогов и файлов на диске;
  2. выполнение операций перезаписи информации в интересах увеличения объема сплошных областей свободного пространства.

Для проведения фрагментации следует выбрать любой из дисков кроме системного.

Непосредственно перед дефрагментацией необходимо провести анализ выбранного диска и получить отчет о работе программы анализа.

Рис. 1.2. Панель дефрагментации с результатами анализа диска.

В результате анализа на панели дефрагментации отображается распределение:

  • Фрагментированной
  • Нефрагментированной
  • Системной информации
  • Свободных областей памяти.


Инклюзивная архитектура предполагает дублирование информации кэша верхнего уровня в нижнем (предпочитает фирма Intel).

На закладке Общие нажмите кнопку Удалить файлы.

В открывшемся окне нажмите кнопку OK для подтверждения.

Чтобы закрыть окно Свойства обозревателя, нажмите кнопку ОК.

Включить автоочистку кэша

  1. Нажмите значок → Свойства браузераОбщие.
  2. В блоке Журнал браузера включите опцию Удалять журнал браузера при выходе.
  3. Чтобы сохранить изменения, нажмите кнопку ПрименитьОК.

Microsoft Edge

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, внесенные на одном браузере, могут не сразу отражаться в другом браузере, в котором данные берутся из кэш-памяти.

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.

  1. .ISBN 978-5-94666-375-5. — ISBN 978-5-488-00924-0.: ОНИКС Мир и Образование, 2007. — С. 399. — М. — 3-е изд. — Л. И. Скворцова и И. Ф. Протченко, С. Г. БархудароваКэш // Большой орфографический словарь русского языка / под ред.
  2. Большой толковый словарь русского языка / Автор, сост. и гл. ред. С. А. Кузнецов. Институт лингвистических исследований РАН, 2000
  3. Захаренко Е. Н., Комарова Л. Н., Нечаева И. В. Новый словарь иностранных слов. М.: 2003
  4. Толковый словарь по вычислительной технике. Microsoft Press, из-во «Русская Редакция», 1995
  5. .ISBN 5-88744-052-X, 2004. — 960 с. — Институт русского языка имени В. В. Виноградова. Российская академия наук.: М. — 2-е изд., испр. и доп. — Л. К. Чельцова, И. В. Нечаева (отв. ред.), В. В. Лопатин, О. Е. Иванова / Русский орфографический словарь: около 180 000 слов [Электронная версия]
  6. .ISBN 5-279-00367-0 — 50 000 экз..: Финансы и статистика, 1991. — 543 с. — М Толковый словарь по информатике / Рецензенты: канд. физ.-мат. наук А. С. Марков и д-р физ.-мат. наук И. В. Поттосин. — Першиков В. И., Савинков В. М.
  7. .ISBN 5-200-01169-3 — 50 050 (доп,) экз..: Русский язык, 1990. — 335 с. — М Англо-русский словарь по программированию и информатике (с толкованиями). — Борковский А. Б.
  8. .10.1109/85.646206:DOI. — С. 29—35. — № 1, Т. 20 A History of the IBM Systems Journal // IEEE Annals of the History of Computing. — январь 1998. — G. C. Stierhoff, A. G. Davis.
  9. Распределенные ОС
  • Бах М. Дж. Архитектура операционной системы UNIX

Наверх