Pamięć podręczna a pamięć wirtualna
Różnica między pamięcią podręczną a pamięcią wirtualną istnieje w celu, w jakim są one używane, oraz w fizycznym istnieniu. Pamięć podręczna to rodzaj pamięci używany do poprawy czasu dostępu do pamięci głównej. Znajduje się między procesorem a pamięcią główną i może istnieć kilka poziomów pamięci podręcznej, takich jak L1, L2 i L3. Rodzaj sprzętu używanego do pamięci podręcznej jest znacznie droższy niż pamięć RAM (Random Access Memory) używana do pamięci głównej, ponieważ pamięć podręczna jest znacznie szybsza. Z tego powodu pojemność pamięci podręcznej jest bardzo mała. Pamięć wirtualna to technika zarządzania pamięcią wykorzystywana do efektywnego wykorzystania pamięci RAM (pamięci głównej), przy jednoczesnym zapewnieniu oddzielnej przestrzeni pamięci dla każdego programu, która jest nawet większa niż rzeczywista pojemność fizycznej pamięci RAM (pamięci głównej). Tutaj dysk twardy służy do rozszerzenia pamięci. Elementy w fizycznej pamięci RAM są przesyłane tam iz powrotem za pomocą dysku twardego.
Co to jest pamięć podręczna?
Pamięć podręczna to rodzaj pamięci, który znajduje się pomiędzy procesorem (centralna jednostka przetwarzania) a pamięcią RAM (pamięć o dostępie swobodnym). Celem pamięci podręcznej jest skrócenie czasu dostępu procesora do pamięci z pamięci RAM. Pamięć podręczna jest znacznie szybsza niż pamięć RAM. Tak więc czas dostępu do pamięci podręcznej jest znacznie krótszy niż czas dostępu do pamięci RAM. Ale koszt pamięci używanej na pamięć podręczną jest znacznie wyższy niż koszt pamięci używanej do pamięci RAM, a zatem pojemność pamięci podręcznej jest bardzo mała. Typ pamięci używanej do pamięci podręcznej nazywa się SRAM (statyczna pamięć o dostępie swobodnym).
Za każdym razem, gdy procesor chce uzyskać dostęp do pamięci, najpierw sprawdza, czy to, czego potrzebuje, znajduje się w pamięci podręcznej. Jeśli tak, byłby w stanie uzyskać do niego dostęp z najmniejszym opóźnieniem. Jeśli nie znajduje się w pamięci podręcznej, żądana zawartość zostanie skopiowana z pamięci RAM do pamięci podręcznej, a następnie tylko procesor uzyska do niej dostęp z pamięci podręcznej. Tutaj, podczas kopiowania zawartości z pamięci podręcznej, nie tylko zawartość z żądanego adresu pamięci, ale także pobliska zawartość jest kopiowana do pamięci podręcznej. Tak więc następnym razem istnieje duże prawdopodobieństwo wystąpienia trafienia w pamięci podręcznej, ponieważ większość programów komputerowych uzyskuje dostęp do pobliskich danych lub danych, do których ostatnio uzyskano dostęp. Tak więc dzięki pamięci podręcznej zmniejsza się średnie opóźnienie pamięci.
W CPU są trzy typy pamięci podręcznych: Pamięć podręczna instrukcji do przechowywania instrukcji programu, Pamięć podręczna danych do przechowywania elementów danych oraz Bufor translacji do przechowywania mapowań pamięci. W przypadku pamięci podręcznej danych na ogół istnieją wielopoziomowe pamięci podręczne. Oznacza to, że istnieje kilka pamięci podręcznych, takich jak L1, L2 i L3. Pamięć podręczna L1 to najszybsza, ale najmniejsza pamięć podręczna, która znajduje się najbliżej procesora. Pamięć podręczna L2 jest wolniejsza niż L1, ale większa niż L1 i znajduje się za pamięcią podręczną L1. Dzięki tej hierarchii można uzyskać lepszy średni czas dostępu do pamięci mniejszym kosztem.
Co to jest pamięć wirtualna?
Pamięć wirtualna to technika zarządzania pamięcią stosowana w systemach komputerowych. Nie ma sprzętu zwanego pamięcią wirtualną, ale jest to koncepcja wykorzystująca pamięć RAM i dysk twardy do zapewnienia wirtualnej przestrzeni adresowej dla programów. Pierwsza pamięć RAM jest podzielona na porcje zwane stronami i są one identyfikowane przez adresy pamięci fizycznej. Na dysku twardym zarezerwowana jest specjalna część, gdzie w Linuksie nazywa się to swap, aw Windowsie nazywa się plikiem stronicowania. Kiedy program jest uruchamiany, otrzymuje wirtualną przestrzeń adresową, która może być nawet większa niż rzeczywista pamięć fizyczna. Przestrzeń pamięci wirtualnej jest również podzielona na porcje zwane stronami, a każda z tych stron pamięci wirtualnej może być zmapowana na stronę fizyczną. Tabela zwana tabelą stron śledzi to mapowanie. Gdy w pamięci fizycznej zabraknie miejsca, pewne strony fizyczne są umieszczane w tej specjalnej części na dysku twardym. Gdy jakakolwiek strona przesłana na dysk twardy jest ponownie potrzebna, jest przenoszona do pamięci fizycznej poprzez umieszczenie innej wybranej strony z pamięci fizycznej na dysku twardym.
Jaka jest różnica między pamięcią podręczną a pamięcią wirtualną?
• Pamięć podręczna to rodzaj pamięci używany do poprawiania czasu dostępu do pamięci głównej. Jest to szybszy typ pamięci, który znajduje się między procesorem a pamięcią RAM, aby zmniejszyć średnie opóźnienie dostępu do pamięci. Pamięć wirtualna to metoda zarządzania pamięcią, w której jest to koncepcja, która pozwala programom uzyskać własną wirtualną przestrzeń pamięci, która jest nawet większa niż dostępna rzeczywista fizyczna pamięć RAM.
• Pamięć podręczna to rodzaj pamięci sprzętowej, która faktycznie istnieje fizycznie. Z drugiej strony nie ma sprzętu zwanego pamięcią wirtualną, ponieważ jest to koncepcja wykorzystująca pamięć RAM, dysk twardy, jednostkę zarządzania pamięcią i oprogramowanie w celu zapewnienia wirtualnego typu pamięci.
• Zarządzanie pamięcią podręczną odbywa się całkowicie sprzętowo. Pamięć wirtualna jest zarządzana przez system operacyjny (oprogramowanie).
• Pamięć podręczna znajduje się między pamięcią RAM a procesorem. Transfery danych obejmują pamięć RAM, pamięć podręczną i procesor. Z drugiej strony pamięć wirtualna obejmuje transfer danych między pamięcią RAM a dyskiem twardym.
• Pamięci podręczne mają niewielkie rozmiary, takie jak kilobajty i megabajty. Z drugiej strony pamięć wirtualna obejmuje ogromne rozmiary, które zajmują gigabajty.
• Pamięć wirtualna obejmuje struktury danych, takie jak tabele stron, które przechowują mapowanie między pamięcią fizyczną a pamięcią wirtualną. Ale ten typ struktur danych nie jest konieczny dla pamięci podręcznej.
Podsumowanie:
Pamięć podręczna a pamięć wirtualna
Pamięć podręczna służy do poprawiania czasu dostępu do pamięci głównej, podczas gdy pamięć wirtualna jest metodą zarządzania pamięcią. Pamięć podręczna to rzeczywisty sprzęt, ale nie ma sprzętu zwanego pamięcią wirtualną. Pamięć RAM, dysk twardy i różne inne urządzenia wraz z systemem operacyjnym tworzą koncepcję zwaną pamięcią wirtualną, która zapewnia każdemu programowi duże i izolowane przestrzenie pamięci wirtualnej. Zawartość pamięci podręcznej jest zarządzana sprzętowo, podczas gdy zawartością pamięci wirtualnej zarządza system operacyjny.
