Жесткий диск, оперативная память, кэш процессора: почему не хранить все в одном месте?
Сегодня разберем в чем разница между 3 модулями хранения информации. Как они работают и взаимодействуют друг с другом.
Главная цель любой системы хранения — это иметь как можно больший объем и как можно быструю скорость передачи. Этим и обусловлено деление хранилища на 3 модуля. Современный процессор имеет очень высокую скорость обработки информации, для сложения двух 64-битных целочисленных значений, если процессор работает с частотой 4 ГГЦ, ему необходимо всего 0,00000000025 секунды. Жесткому диску за такими скоростями никогда не угнаться
Жесткий диск представляет собой магнитный диск со считывающей головкой только для того, чтобы найти информацию на этом диске ему требуется тысячи наносекунд, не говоря уже о передаче. Современные твердотельные накопители на базе флеш-памяти справляться за сотни наносекунд, но это все равно очень медленно. Жесткий диск находится отдельно от процессора, информацию необходимо отправлять по линиям передачи данных, что также снижает скорость. Необходим посредник, который будет располагаться ближе к процессору и иметь более высокую скорость передачи и этот посредник – оперативная память (RAM).
Динамическая оперативная память (DRAM) намного быстрее, так зачем тогда использовать жесткий диск? Во-первых, память является энергозависимой, т. е. при отключении питания вся информация стирается. Во-вторых, она не хранит большой объем информации (32 ГБ это уже очень много). Так, что хоть жесткий диск и очень медленный, но без него не обойтись. Динамическая оперативная память всегда располагается как можно ближе к процессору. В ней хранится информация, которая необходима процессору в данный момент.
Несмотря на то, что DRAM быстрее твердотельного диска, за процессором ей все равно не угнаться. Поэтому добавили еще один тип памяти – статическая оперативная память (SRAM) она располагается внутри самого процессора максимально близко к вычислительному блоку. Данный вид памяти называют кэшем процессора. Она имеет наименьший объем – в зависимости от уровня кеша, от нескольких кбайт до нескольких мегабайт и наибольшую скорость передачи, близкой к скорости процессора. В ней хранятся набор данных готовых к вычислению.
Давайте подведем итог. Существуют разные аппаратные способы хранения информации и чем они быстрее, тем меньший имеют объем и тем ближе расположены к процессору.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Воронов Евгений Валерьевич - педагог ИТ-квантума