Cachehukommelse vs virtuel hukommelse
Forskellen mellem cachehukommelse og virtuel hukommelse findes i det formål, som disse to bruges til, og i den fysiske eksistens. Cache-hukommelse er en type hukommelse, der bruges til at forbedre adgangstiden til hovedhukommelsen. Det ligger mellem CPU'en og hovedhukommelsen, og der kan være flere niveauer af cacher som L1, L2 og L3. Den type hardware, der bruges til cachehukommelse, er meget dyrere end RAM (Random Access Memory), der bruges til hovedhukommelse, fordi cachehukommelse er meget hurtigere. Af denne grund er kapaciteten i cachehukommelsen meget lille. Virtuel hukommelse er en hukommelsesstyringsteknik, der bruges til effektivt at bruge RAM (hovedhukommelse), samtidig med at der tilvejebringes en separat hukommelsesplads til hvert program, der er endnu større end den faktiske fysiske RAM (hovedhukommelse) kapacitet. Her bruges harddisken til at udvide hukommelsen. Elementerne i det fysiske RAM overføres frem og tilbage med harddisken.
Hvad er cachehukommelse?
Cache-hukommelse er en type hukommelse, der ligger mellem CPU (Central Processing Unit) og RAM (Random Access memory). Formålet med cachehukommelse er at reducere CPU-hukommelsestiden fra RAM-en. Cachehukommelsen er meget hurtigere end RAM. Så adgangstid på cache er meget mindre end adgangstid på RAM. Men omkostningerne ved hukommelse, der bruges til cache-hukommelse, er meget højere end omkostningerne ved hukommelse, der bruges til RAM, og dermed er kapaciteten i cache-hukommelse meget lille. Den type hukommelse, der bruges til cachehukommelse kaldes SRAM (Static Random Access Memory).
Når CPU'en ønsker at få adgang til hukommelse, kontrollerer den først, om det, den har brug for, findes i cachehukommelsen. Hvis ja, ville det være i stand til at få adgang til det med mindst mulig ventetid. Hvis det ikke findes i cachen, kopieres det anmodede indhold fra RAM til cachen, og kun CPU'en får adgang til det fra cachen. Her, når du kopierer indhold fra cachen, kopieres ikke kun indholdet i den anmodede hukommelsesadresse, men også det nærliggende indhold til cachen. Så næste gang er der stor sandsynlighed for, at et cache-hit forekommer, da de fleste computerprogrammer har adgang til nærliggende data eller sidst tilgåede data de fleste gange. Så på grund af cachen reduceres den gennemsnitlige hukommelseslatens.
I CPU er der tre typer cacher: Instruktionscache til lagring af programinstruktioner, Datacache til lagring af dataelementer og Oversættelsesbuffer til oversættelse til lagring af hukommelseskortlægninger. For datacache er der generelt cache på flere niveauer. Der er flere cacher som L1, L2 og L3. L1-cache er den hurtigste, men mindste cache-hukommelse, der er tættest på CPU'en. L2-cache er langsommere end L1, men større end L1 og ligger efter L1-cachen. På grund af dette hierarki opnås en bedre gennemsnitlig hukommelsesadgangstid til en lavere pris.
Hvad er virtuel hukommelse?
Virtuel hukommelse er en hukommelsesstyringsteknik, der bruges i computersystemer. Der er ingen hardware kaldet virtuel hukommelse, men det er et koncept, der bruger RAM og harddisken til at give et virtuelt adresseområde til programmer. Første RAM er opdelt i klumper, der kaldes sider, og de identificeres af fysiske hukommelsesadresser. På harddisken er en speciel del reserveret, hvor det i Linux kaldes swap og i Windows kaldes det en sidefil. Når et program startes, får det et virtuelt adresseområde, der kan være endnu større end den faktiske fysiske hukommelse. Virtuelt hukommelsesrum er også opdelt i klumper, der kaldes sider, og hver af denne side med virtuel hukommelse kan kortlægges til en fysisk side. Tabellen kaldet sidetabel holder styr på denne kortlægning. Når den fysiske hukommelse løber tør for plads, er hvad der gøres,visse fysiske sider skubbes til den specielle del på harddisken. Når der er behov for en hvilken som helst side, der skubbes til harddisken, føres den til den fysiske hukommelse ved at placere en anden valgt side fra den fysiske hukommelse til harddisken.
Hvad er forskellen mellem cachehukommelse og virtuel hukommelse?
• Cachehukommelse er en type hukommelse, der bruges til at forbedre hovedhukommelsens adgangstid. Det er en hurtigere hukommelsestype, der ligger mellem CPU og RAM for at reducere den gennemsnitlige hukommelsesadgangsforsinkelse. Virtuel hukommelse er en hukommelsesadministrationsmetode, hvor det er et koncept, der lader programmer få sit eget virtuelle hukommelsesrum, som er endnu større end den virkelige fysiske RAM, der er tilgængelig.
• Cache-hukommelse er en type hardwarehukommelse, der faktisk eksisterer fysisk. På den anden side er der ingen hardware kaldet virtuel hukommelse, da det er et koncept, der bruger RAM, harddisk, hukommelsesstyringsenhed og software til at levere en virtuel type hukommelse.
• Cachehukommelsesstyring udføres fuldt ud af hardware. Virtuel hukommelse styres af operativsystemet (software).
• Cache-hukommelse ligger mellem RAM og processoren. Dataoverførsler involverer RAM, cache-hukommelse og processoren. Virtuel hukommelse involverer på den anden side overførsel af data mellem RAM og harddisk.
• Cachehukommelser har små størrelser som f.eks. Kilobyte og megabyte. Virtuel hukommelse involverer derimod enorme størrelser, der tager gigabyte.
• Virtuel hukommelse involverer datastrukturer såsom sidetabeller, der gemmer kortlægning mellem fysisk hukommelse og virtuel hukommelse. Men denne type datastrukturer er ikke nødvendig for cache-hukommelse.
Resumé:
Cachehukommelse vs virtuel hukommelse
Cache-hukommelse bruges til at forbedre hovedhukommelsestiden, mens virtuel hukommelse er en hukommelsesadministrationsmetode. Cache-hukommelse er en faktisk hardware, men der er ingen hardware, der kaldes virtuel hukommelse. RAM, harddisk og forskellige andre hardware sammen med operativsystemet producerer konceptet kaldet virtuel hukommelse til at give store og isolerede virtuelle hukommelsespladser til hvert program. Indholdet i cachehukommelsen administreres af hardware, mens indholdet i den virtuelle hukommelse administreres af operativsystemet.
Billeder med tilladelse:
- Cache-hukommelsesproces af Hellisp (CC BY-SA 3.0)
- Virtuel hukommelse af Ehamberg (CC BY-SA 3.0)
