Cache یک مشاور فهیم و چالاک برای پردازنده‌هاست.

در هنگام خرید CPU ، بدون شک با عباراتی نظیر سلرون ، پنتیوم مواجه میشویم. ممکن است یک CPU سلرون با نوع پنتیوم دارای سرعت یکسانی باشند اما هنگامیکه قیمت هر یک را سوال میکنیم متعجب میشویم. تفاوت هر یک از اینها در یک حافظه درون‌ساخته به نام Cache یا حافظه پنهان است که هر چند نسبت به دیسک سخت و حتی RAM مقدار بسیار ناچیزی دارد ، اما بسیار پرارزشتر ، گرانتر و سریعتر است. اما حافظه پنهان تنها مخصوص CPU نیست.

حافظه‌های پنهان سخت‌افزاری و نرم‌افزاری حافظه اصلی و حتی صفحات اینترنت به نوعی از این فناوری تبعیت میکنند. برای درک بهتر عمل حافظه پنهان با یک مثال ساده و روزمره آغاز میکنیم :

فرض کنید در هفته آینده در یک مدرسه یا دانشگاه امتحاناتی برگزار خواهد شد. شخصی برای مطالعه به کتابخانه رفته و از مسئول آنجا کتابی مربوط به امتحان را درخواست می‌کند. کتابدار آن کتاب را از لیست کتب پیدا کرده ، به قفسه مربوطه رفته آن را یافته ، به آن شخص ارائه میکند. آن شخص نیز بعد از مطالعه آن کتاب را تحویل داده ، کتابدار آن را به قفسه مربوطه بازمیگرداند. شخص دیگری آمده و تقاضای همان کتاب را میکند. کتابدار دوباره اعمال قبلی را تکرار میکند اما با این تفاوت که با توجه به درخواست افراد احتمال میدهد شخص دیگری به آن کتاب و همچنین کتابهای دیگر مربوط به امتحانات نیاز دارد که همین‌طور هم خواهد بود. بنابراین دیگر کتاب را به قفسه برنمیگرداند و در جایی کنار دست خود گذاشته و منتظر در خواست بعدی خواهد بود. کار حافظه پنهان نیز امری مشابه کار کتابدار است با این تفاوت که اطلاعات جایگزین کتابها میشوند.

بنابراین CPU اطلاعات مورد نیاز خود را ابتدا در حافظه پنهان جستجو میکند و در صورت عدم وجود آن باید منتظر بماند تا از دیسک سخت یا حافظه اصلی ارسال شود. البته در 99 درصد مواقع ، اطلاعات مورد نیاز CPU در حافظه پنهان موجود است.

زمان دستیابی پردازنده به حافظه اصلی در حدود 60 نانو ثانیه (60 بیلیونیوم ثانیه) است. این سرعت فوق‌العاده است. اما در مقایسه با سرعت پردازنده بسیار کند است. چرا که پردازنده‌ها قادرند چرخه‌های زمانی به طول دو نانو ثانیه داشته باشند. بنابراین در مادربردها حافظه‌ای کوچک در نظر گرفته شد که به حافظه پنهان سطح دوم (L2) معروف است.

سرعت دسترسی به این حافظه دو برابر سرعت دسترسی به RAM است. اما در مقابل حافظه پنهان دیگری با ظرفیت کمتر در درون پردازنده در نظر گرفته میشود که به حافظه پنهان سطح اول (L1) معروف است که سرعت آن همپایه سرعت پردازنده است. البته در CPU های جدید هر دو نوع حافظه نامبرده درون پردازنده تعبیه شده‌اند و حافظه‌های پنهان واسط بین پردازنده و حافظه اصلی به حافظه پنهان سطح سوم (L3) معروف شده‌اند. همانطور که حافظه‌های پنهان L1 و L2 و L3 به ترتیب واسطهای بین پردازنده و حافظه اصلی هستند میتوان بین دیگر اجزای سیستم نیز حافظه‌ای را به عنوان Cache برای کارآیی بهتر و سرعت بیشتر در نظر گرفت.

CPU های سلرون دارای 128 کیلوبایت Cache هستند در حالیکه پنتیومها 512 کیلوبایت حافظه پنهان دارند که به Full Cache معروفند. برخی CPU های جدید نیز یک تا دو مگا بایت حافظه نهان L2 دارند. البته خرید یک پردازنده گرانقیمت برای کارهای روزمره و عادی ، کمی غیرمعقول است. کار حافظه‌های پنهان L1 و L2 در CPU ها هنگام کارهای محاسباتی سنگین و کارهای گرافیکی کاملا محسوس است.

هنگام انجام یک بازی با وضوح گرافیکی بالا که با تحرک زیاد همراه است که پردازنده نیاز به کارآیی بالاتر و سرعت عمل بیشتر دارد، همچنین در هنگام ویرایش فیلمها و مونتاژ و تدوین تصاویر ویدئویی طولانی، حافظه نهان تاثیر عمل خود را به وضوح نمایان میکند. به طوریکه اگر ساخت یک انیمیشن کوتاه سه بعدی که در یک رایانه با CPU پنتیوم و یک مگابایت حافظه نهان L2 ، 20 دقیقه زمان بگیرد در یک سیستم با CPU سلرون با همان حدود سرعت ممکن است ساعتها طول بکشد.

نقش یک حافظه نهان را در یک شرکت سرویس‌دهنده اینترنت ممکن است یک سیستم کامل ایفا کند. به طوریکه سایتهای پرطرفدار و پرتقاضا را بعد از اولین دریافت از شبکه جهانی در خود نگه داشته و به درخواستهای بعدی از اطلاعات موجود در خود پاسخ دهد. بنابراین کل این سیستم نقش یک Cache واسط بین کاربران و شبکه جهانی را ایفا میکند. در رایانه شما نیز هنگام مرور یک صفحه وب آن صفحه بر روی دیسک سخت ذخیره شده تا در خواست بعدی شما از آن صفحه با سرعت بیشتری پاسخگویی شود. بنابراین مفهوم حافظه نهان به CPU و RAM محدود نمیشود.

منبع : روزنامه جام‌جم – ویژه‌نامه کلیک