Mitä eroa on RAM-muistilla ja välimuistilla?

Jos olet tekniikan ystävä, olet ehkä kuullut välimuistista ja siitä, kuinka ne toimivat järjestelmäsi RAM-muistin kanssa nopeuttaakseen sitä. Mutta oletko koskaan miettinyt, mikä on välimuisti ja miten se eroaa RAM-muistista?

No, jos sinulla on, olet oikeassa paikassa, koska tarkastelemme kaikkea, mikä erottaa välimuistin RAM-muistista.

Tutustu tietokoneesi muistijärjestelmiin

Ennen kuin alamme vertailla RAM-muistia välimuistiin, on tärkeää ymmärtää, miten tietokoneen muistijärjestelmä on suunniteltu.

Sekä RAM että välimuisti ovat haihtuvia muistin tallennusjärjestelmiä. Tämä tarkoittaa, että molemmat tallennusjärjestelmät voivat tallentaa tietoja väliaikaisesti ja toimia vain, kun niille syötetään virtaa. Siksi, kun sammutat tietokoneen, kaikki RAM-muistiin ja välimuistiin tallennetut tiedot poistetaan.

Tästä syystä missä tahansa tietokonelaitteessa on kaksi erityyppistä tallennusjärjestelmää, nimittäin ensisijainen ja toissijainen muisti. Asemat ovat tietokonejärjestelmän toissijainen muisti, jonne tallennat tiedostot ja jotka voivat tallentaa tietoja, kun virta on katkaistu. Toisaalta ensisijaiset muistijärjestelmät toimittavat tietoja CPU: lle, kun ne on kytketty päälle.

Mutta miksi tietokoneessa on muistijärjestelmä, joka ei voi tallentaa tietoja, kun se on sammutettu? No, on suuri syy siihen, miksi ensisijaiset tallennusjärjestelmät ovat olennaisia ​​​​tietokoneille.

Vaikka järjestelmäsi ensisijainen muisti ei pysty tallentamaan tietoja, kun virtaa ei ole, ne ovat paljon nopeampia verrattuna toissijaisiin tallennusjärjestelmiin. Mitä tulee numeroihin, toissijaisten tallennusjärjestelmien, kuten SSD-levyjen, käyttöaika on 50 mikrosekuntia.

Sitä vastoin ensisijaiset muistijärjestelmät, kuten hajasaantimuisti, voivat toimittaa tietoja CPU: lle 17 nanosekunnin välein. Siksi ensisijaiset muistijärjestelmät ovat lähes 3000 kertaa nopeampia toissijaisiin tallennusjärjestelmiin verrattuna.

Tästä nopeuserosta johtuen tietokonejärjestelmissä on muistihierarkia, joka mahdollistaa tietojen toimittamisen prosessorille hämmästyttävän nopeilla nopeuksilla.

Näin tiedot liikkuvat nykyaikaisen tietokoneen muistijärjestelmien läpi.

• Tallennusasemat (toissijainen muisti): Tämä laite voi tallentaa tietoja pysyvästi, mutta se ei ole yhtä nopea kuin CPU. Tästä johtuen CPU ei voi käyttää tietoja suoraan toissijaisesta tallennusjärjestelmästä.
• RAM (ensisijainen muisti): Tämä tallennusjärjestelmä on nopeampi kuin toissijainen tallennusjärjestelmä, mutta se ei voi tallentaa tietoja pysyvästi. Siksi, kun avaat tiedoston järjestelmässäsi, se siirtyy kiintolevyltä RAM-muistiin. Edes RAM ei kuitenkaan ole tarpeeksi nopea suorittimelle.
• Välimuisti (ensisijainen muisti): Tämän ongelman ratkaisemiseksi suorittimeen on upotettu tietty ensisijainen muisti, joka tunnetaan nimellä välimuisti, ja se on tietokoneen nopein muistijärjestelmä. Tämä muistijärjestelmä on jaettu kolmeen osaan, nimittäin L1-, L2- ja L3-välimuisti. Siksi kaikki tiedot, jotka CPU: n on käsiteltävä, siirtyvät kiintolevyltä RAM-muistiin ja sitten välimuistiin. CPU ei kuitenkaan voi käyttää tietoja suoraan välimuistista.
• CPU-rekisterit (ensisijainen muisti): Tietokoneen CPU-rekisteri on pienikokoinen ja perustuu prosessorin arkkitehtuuriin. Nämä rekisterit voivat sisältää 32 tai 64 bittiä tietoa. Kun tiedot siirtyvät näihin rekistereihin, CPU voi käyttää niitä ja suorittaa käsillä olevan tehtävän.

RAM-muistin ja sen toiminnan ymmärtäminen

Kuten aiemmin selitettiin, laitteen hajasaantimuisti vastaa tietojen tallentamisesta ja toimittamisesta CPU: lle tietokoneen ohjelmia varten. Näiden tietojen tallentamiseen hajasaantimuisti käyttää dynaamista muistisolua (DRAM).

Tämä kenno luodaan käyttämällä kondensaattoria ja transistoria. Tässä järjestelyssä olevaa kondensaattoria käytetään varauksen varastoimiseen ja perustuu kondensaattorin varaustilaan; muistisolussa voi olla joko 1 tai 0.

Jos kondensaattori on täysin ladattu, sen sanotaan tallentavan 1. Toisaalta, kun se purkautuu, sen sanotaan tallentavan 0. Vaikka DRAM-kenno pystyy tallentamaan latauksia, tässä muistisuunnittelussa on puutteita.

Näet, koska RAM käyttää kondensaattoreita varauksen tallentamiseen, sillä on taipumus menettää siihen tallentamansa lataus. Tästä johtuen RAM-muistiin tallennetut tiedot voivat kadota. Tämän ongelman ratkaisemiseksi kondensaattoreihin tallennettu varaus päivitetään sensorivahvistimilla, mikä estää RAM: ia menettämästä tallennettuja tietoja.

Vaikka tämä maksujen virkistys antaa RAM-muistille mahdollisuuden tallentaa tietoja, kun tietokone käynnistetään, se esittelee järjestelmän viive, koska RAM ei voi lähettää tietoja prosessorille sen päivityksen aikana, mikä hidastaa järjestelmää alas.

Tämän lisäksi RAM on kytketty emolevyyn, joka puolestaan ​​on kytketty prosessoriin pistokkeiden avulla. Tästä syystä RAM: n ja CPU: n välillä on huomattava etäisyys, mikä pidentää aikaa, jolloin data toimitetaan CPU: lle.

Yllä mainituista syistä johtuen RAM toimittaa tietoja CPU: lle vain 17 nanosekunnin välein. Tällä nopeudella suoritin ei saavuta huippusuorituskykyään. Tämä johtuu siitä, että prosessorille on toimitettava tietoja nanosekunnin neljännesvuosittain, jotta se tarjoaa parhaan suorituskyvyn käytettäessä 4 gigahertsin turboboost-taajuutta.

Tämän ongelman ratkaisemiseksi meillä on välimuisti, toinen väliaikainen tallennusjärjestelmä, joka on paljon nopeampi kuin RAM.

Välimuisti selitetty

Nyt kun tiedämme RAM-muistin mukana tulevista varoituksista, voimme tarkastella välimuistia ja kuinka se ratkaisee RAM-muistin mukana tulevan ongelman.

Ensinnäkin emolevyllä ei ole välimuistia. Sen sijaan se sijoitetaan itse suorittimeen. Tästä johtuen tiedot tallennetaan lähemmäs prosessoria, mikä mahdollistaa sen pääsyn tietoihin nopeammin.

Tämän lisäksi välimuisti ei tallenna tietoja kaikista järjestelmässäsi käynnissä olevista ohjelmista. Sen sijaan se säilyttää vain tiedot, joita CPU usein pyytää. Näistä eroista johtuen välimuisti voi lähettää dataa CPU: lle hämmästyttävän nopeilla nopeuksilla.

Lisäksi RAM-muistiin verrattuna välimuisti käyttää staattisia soluja (SRAM) tietojen tallentamiseen. Verrattuna dynaamisiin kennoihin staattista muistia ei tarvitse päivittää, koska ne eivät käytä kondensaattoreita varausten tallentamiseen.

Sen sijaan se käyttää 6 transistorin sarjaa tietojen tallentamiseen. Transistorien käytön ansiosta staattinen kenno ei menetä latausta ajan myötä, jolloin välimuisti pystyy toimittamaan dataa prosessorille paljon nopeammin.

Välimuistillakin on kuitenkin puutteita. Ensinnäkin se on paljon kalliimpaa verrattuna RAM-muistiin. Lisäksi staattinen RAM-solu on paljon suurempi verrattuna DRAM-muistiin, koska 6 transistorin sarjaa käytetään tallentamaan yksi bitti tietoa. Tämä on huomattavasti suurempi kuin DRAM-kennon yhden kondensaattorin rakenne.

Tästä johtuen SRAM: n muistitiheys on paljon pienempi, eikä yhden SRAM: n sijoittaminen suurella tallennustilalla CPU-suulakkeelle ole mahdollista. Tämän ongelman ratkaisemiseksi välimuisti on jaettu kolmeen luokkaan, nimittäin L1-, L2- ja L3-välimuistiin, ja se sijoitetaan suorittimen sisään ja ulkopuolelle.

RAM vs. Välimuisti

Nyt kun meillä on perusymmärrys RAM-muistista ja välimuistista, voimme tarkastella niiden vertailua toisiinsa.

Välimuisti on paljon nopeampi kuin RAM

Sekä RAM että välimuisti ovat haihtuvia muistijärjestelmiä, mutta molemmat palvelevat erityistehtäviä. Toisaalta RAM tallentaa järjestelmässäsi käynnissä olevat ohjelmat, kun taas välimuisti tukee RAM-muistia tallentamalla usein käytetyt tiedot lähelle prosessoria, mikä parantaa suorituskykyä.

Siksi, jos etsit järjestelmää, joka tarjoaa erinomaisen suorituskyvyn, on tärkeää tarkastella sen mukana tulevaa RAM-muistia ja välimuistia. Erinomainen tasapaino molempien muistijärjestelmien välillä on olennaista, jotta saat kaiken irti tietokoneestasi.