หน่วยความจำแคชคืออะไร?

เราจะอธิบายประเภทต่างๆ ของหน่วยความจำแคช พร้อมบอกว่ามันแตกต่างจากแรมอย่างไร

เช่นเดียวกับสมองของมนุษย์ ระบบคอมพิวเตอร์ใช้หน่วยความจำประเภทต่างๆ ควบคู่กันไปเพื่อให้สามารถทำงานได้อย่างราบรื่น

ฟังก์ชันที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากจะได้รับการจัดการตามประเภทของหน่วยความจำระยะยาว ในขณะที่ฟังก์ชันหน่วยความจำที่สั้นกว่าจะจัดการกับงานปกติและงานในชีวิตประจำวัน แต่ไม่ว่าจะเป็นประเภทใด หน่วยความจำทั้งหมดก็มีความสำคัญต่อประสิทธิภาพโดยรวมของฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ของคอมพิวเตอร์ทั้งสิ้น

ในบริบทของการคำนวณ 'หน่วยความจำ' เป็นคำที่ใช้อธิบายการจัดเก็บข้อมูล แต่ก็มีส่วนประกอบหน่วยความจำบางส่วนที่ใช้และมีความหมายมากกว่าการส่ง เช่นการเข้ารหัสและดึงข้อมูล ซึ่งจริงๆ แล้วมันเป็นส่วนสำคัญของหน่วยความจำแคช

ด้วยตัวของมันเอง หน่วยความจำแคชเกือบจะไร้ประโยชน์ แต่มันกลับมีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการทำงานควบคู่ไปกับส่วนอื่นๆของระบบคอมพิวเตอร์

แคชช่วยให้ฟังก์ชันของคอมพิวเตอร์สามารถเก็บข้อมูลที่เพิ่งเข้าถึงไว้ใกล้ๆ เพื่อให้สามารถใช้งานได้ซ้ำแล้วซ้ำอีก แทนที่จะทำตามคำแนะนำชุดเดิมซ้ำๆ และด้วยเหตุผลนี้เอง ระบบที่มีความจุของหน่วยความจำแคชที่มากขึ้นจึงดูเหมือนจะยิ่งเร็วขึ้นเพราะมันสามารถเก็บข้อมูลที่เข้าถึงได้ง่ายขึ้น

หน่วยความจำแคช vs. แรม

อาจฟังดูเหมือนฟังก์ชันที่คล้ายคลึงกันกับหน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่ม (RAM) แต่มันมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนกับหน่วยความจำแคช สำหรับการเริ่มต้น ข้อมูลจะถูกเก็บไว้ในหน่วยความจำแคชสำหรับงานปฏิบัติการในอนาคต เพื่อเข้าถึงและใช้งานได้ทันที ในขณะที่ข้อมูลแอปพลิเคชันและการทำงานที่ไม่ได้ใช้งานอยู่ในปัจจุบันจะถูกเก็บไว้ใน RAM

หน่วยความจำแคชนั้นเร็วกว่า ด้วยสาเหตุหลักมาจากความใกล้ชิดกับหน่วยประมวลผลกลางเมื่อเทียบกับ RAM ยิ่งไปกว่านั้น หน่วยความจำแคชโดยทั่วไปจะมีขนาดเล็กกว่า RAM เนื่องจากจะเก็บเฉพาะข้อมูลที่ต้องการเท่านั้น

ประเภทหน่วยความจำแคช

หน่วยความจำแคชเปรียบเหมือนสัตว์ร้ายที่มีความซับซ้อน มันทำงานแตกต่างไปจาก RAM มาตรฐานที่คนส่วนใหญ่คุ้นเคย และยังมีหน่วยความจำแคชประเภทต่างๆ

หน่วยความจำแคชแต่ละประเภทมีทั้งข้อดีและข้อเสีย ซึ่งมักจะส่งผลให้อัตราส่วนอัตราการเข้าชมสูงขึ้นและต่ำลง และยังเป็นการวัดจำนวนคำขอเนื้อหาที่แคชสามารถประมวลผลได้สำเร็จเทียบกับจำนวนทั้งหมดที่ได้รับ ความแตกต่างอันหลากหลายนี้ ล้วนแล้วแต่มีผลต่อวิธีการกำหนดตำแหน่งในหน่วยความจำแคช

การจัดโครงสร้างเชื่อมโยงแบบโดยตรง (Direct mapping)

การเชื่อมโยงแบบโดยตรง เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดในการจัดโครงสร้างภายในแคช โดยแต่ละบล็อกของหน่วยความจำจะถูกจับคู่กับหนึ่งบรรทัดในแคชโดยใช้ดัชนี ที่ถูกจัดไว้หลายชุด

ในกรณีนี้ ถ้าแถวหนึ่งถูกครอบครองแล้ว บล็อกใหม่ที่ต้องทำการแมปจะถูกโหลด และบล็อกเก่าจะถูกลบออก

หน้าที่ของแคชในกรณีนี้คือการจัดเก็บฟิลด์แท็กสำหรับที่อยู่หน่วยความจำ โดยที่ฟิลด์ดัชนีจะเก็บไว้ในหน่วยความจำหลักของระบบ

ข้อดีของการจัดโครงสร้างเชื่อมโยงแบบโดยตรง

การเชื่อมโยงประเภทนี้มักใช้กับเครื่องทั่วไป เนื่องจากความเรียบง่ายของนโยบายการจัดตำแหน่ง ซึ่งนั้นหมายความว่ามันจะไม่ใช้พลังงานมาก

ที่มา: https://bit.ly/3O5IYwX