حافظه Cache معروف به حافظه‌ی پنهان پردازنده

حافظه Cache معروف به حافظه‌ی پنهان پردازنده

حافظه CACHE، یک حافظه ی پنهان یا یک حافظه ی نهان ازنوع SRAM است وکارآن برطرف کردن مشکل تاخیربین CPU  وRAMاست.چراکه حافظه ی CACHE از RAM  سریع تراست و همیشه مقداری از اطلاعات موجود در رم را برای دسترسی سریع تر CPU در خود نگه داری می کند.

سایت ترجمه رایت می
سفارش آنلاین ترجمه مقالات و متون تخصصی با خیال راحت
ترجمه زبان
ترجمه زبان انگلیسی , ترجمه زبان آلمانی,ترجمه زبان روسی,ترجمه فیلم,مترجم شفاهی
تور مشهد
تور مشهد، همه روزه از تمام شهرهای ایران.
طراحی سایت تبریز
طراحی سایت تبریز - طراحی سایت در تبریز -طراحی وب سایت تبریز - طراحی وب تبریز
خرید رپورتاژ آگهی
رپورتاژ آگهی در سایتهای با اتوریتی بالا
خودتان را اینجا معرفی کنید

چرا از حافظه CACHE استفاده می شود ؟

CPUسریع ترین قطعه کامپیوتر است و از آنجایی که هارد خیلی سرعت کمتری نسبت به پردازنده دارد و دستیابی به اطلاعات از روی هارد برای CPU خیلی زمان بر می شود . به همین دلیل برای برطرف کردن این تاخیر زمانی حافظه RAM  طراحی شده است تا ابتدا اطلاعات از روی هارد به RAM بعد به پردازنده منتقل شود.درست است که حافظه رم خیلی نسبت به هارد سریع تر است اما این سرعت نسبت به سرعت CPU بسیار کم است .یعنی اگر پردازنده بخواهد اطلاعات را از روی RAM بخواند باید چندین کلاک پالس منتظر بماند. که این یک مشکل بسیار بزرگ محسوب می شود .چرا که عامل اصلی در سرو ها و کامپیوتر ها سرعت پردازش  است ولاغیر .
درست همنجا بود که CACHE MEMORY هارونمایی شد تابین حافظه RAM وcpu قراگیرند و سرعت دسترسی cpu به اطلاعات و به طور کلی سرعت پردازش را بالاببرند .
از طرف دیگر تکنولوژی ساخت حافظه ی کش با تکنولوژی ساخت رم فرق دارد وبخاطر همین موضوع هم سرعت بیشتری نسبت به رم دارند. حافظه رم ازنوع DRAM وحافظه کش از نوع SRAM است که تفاوت اصلی این دو تکنولوژی در سرعت انهاست .

اما برای اینکه سرعت پردازش را بازهم بالا ببرند وعملیات دسترسی به اطلاعات سریع تر انجام شود  CPU در درون خودش هم از ثبات ها یا REGISTERها استفاده می کند.

REGISTER ها یا ثبات های حافظه ی پردازنده یک کامپیوتر برای ذخیره و انتقال داده ها و دستور العمل ها باسرعت بسیار بالا مورد استفاده قرار می گیرند و در پردازنده داری انواع مختلفی است که هرکدام به نوبه خود در امر هندل و پردازش کردن دستور العمل ها نقش دارند که برای CPU  بسیار مهم و اجتناب ناپذیر است .

پس ترتیب و قرار گیری حافظه ها در کامپیوتر به شکل زیر است :

حافظه کش اشتراکی یا کش هوشمند (SMART CACHE):

قبل از اینکه SMART CACHE یا حافظه های داینامیک رونمایی شوند هر هسته CPU یه حافظه کش با مقدار مشخص مثلا 65KBدر خود اختصاص می داد مشکل این اختصاص دهی این بود که اگر هر کدام از هسته هابه حافظه ی بیشتری نیاز داشت (مثلا بیشتراز 64KB) باید به حافظه ی اصلی سرک می کشید. که این موضوع باز هم سرعت پردازش رو پایین می آورد.اما با اسمارت کش ها یا حافظه کش های داینامیک این ایراد برطرف شد.
این کش هوشند توسط INTEL طراحی شد .در اسمارت کش ها یک حافظه کش کلی برای تمام هسته درنظر می گیرند (مثلا 1 مگابایت ) و هر هسته بسته به نیازش از کش استفاده می کند. فرض کنید هسته 4 نیاز به کش بیشتری دارد. و هسته 2 بیکار است . هسته 4 می تواند و این امکان را دارد که از کش بیشتری استفاده کند.چراکه این 1مگابایت به همه هسته ها اختصاص داده شده .درواقع حافظه کش به صورت داینامیک تو هر لحظه می تواند بسته به نیاز هسته ها در اختیار هسته ها قرار بگیرد .در این طراحی جدید دیگه نیازی به سرک کشیدن به حافظه اصلی یا رم نیست و سرعت پردازش نسبت به قبل بیشتر است .
یکی از ویژگی های دیگر اسمارت کش ها که باعث افزایش سرعت می شود این است که اگر دیتایی به حافظه کش آماده باشه (مثلا توسط هسته 2 )که یکی دیگر از هسته ها به آن نیاز داشته باشد دیگر نیازی نیست که هسته جدید آن را از رم به کش فراخوانی کند چراکه درحال حاضر آن دیتا در کش وجود دارد و همه ی هسته  ها می توانند از آن استفاده کنند.     
 

حافظه کش L1 CACHE/l2 CACHE/L3 CACHE

Cpu به طور معمول 3 حافظه کش دارد که آن ها به نام های 1و2و3نام گذاری شده است البته باتوجه به نام آنها فاصله آنها از cpu هم مشخص می شود مثلا L1 CACHE نزدیکترین حافظه CACHE به cpu است وبعد L2 chavhe ودرنهایت L3 CACHE حالا اگر اطلاعات مورد نظر cpu در حافظه کش1 وجود نداشت cpu  سراغ کش 2 می رود واگر آنجا هم نبود سراغ کش 3می رود .البته ممکن است در کش 3 هم اطلاعات موردنظر یافت نشود که آن وقت دیگر مجبور میشود سراغ رم برود.

در واقع لول های حافظه کش نقش زاپاس را دارند که باعث افزایش سرعت دسترسی می شود البته این لول بندی به دلیل حجم پایین حافظه های کش است.
حافظه کش سطح 1و 2 تقسیم نمی شوند ومخصوص هر هسته طراحی میشود .و حافظه سطح 3 بین تمام هسته تقسیم می شود و مشترک است.
قبلا حافظه کش سطح 1 درون پردازنده تعبیه شده بود و کش 2 و3 روی مادر بورد قرار داشت این یعنی کش 2و3 با سرعت کلاک مادر بودر کار می کرد اما امروزه کش های L1وL2  داخل پردازنده مورد استفاده قرارمی دهند تاباسرعت کلاک خود پردازنده قرار کار کند .همچنین این نکته را هم مورد توجه قرار دهید:
هر چه حافظه کش حجم بیشتری داشته باشد سرعت کمتری خواهد داشت و هر چه حجم کمتر ی داشته باشد سرعت بیشتری دارد .

CACHE MISS وCACHE HIT:

اگر اطلاعاتی که پردازنده نیاز دارد درهمان کش باش میگویند CACHE hit واگر اطلاعاتی که مورد نیاز پردازنده هست در CACHE مورئنظر نباشد می گویند chsche miss رخ داده.
همین موضوع باعث شده تاطراحان حافظه ها ش کش دغدغه ی بالا بردن CACHE hit  راداشته باشندکه البته در این کار موفق بودند ودر پردازنده های سریع به CACHE hit وتاصددرصد رسیده اند .یعنی احتمال اینکه اطلاعات مورد نظر cpu در کش 1 نباشد فقط 1درصد است . البته موضوع به معماری پردازنده الگوریتمه .و حجم کش سطح 1 بستگی دارد .

چرا از همان اول بجای ِDRAM ها(RAM)از SRAM ها استفاده نمی شود ؟

  1. هزینه بسیار بالا ی ساخت SRAM ها
  2. ساخت SRAM ها با حجم 32GB و64GB باعث می شود اندازه نیز  ماژول آنها خیلی خیلی بزرگ تراز رم ها شود طوری که باعث تغیر در اسلات های رم روی مادر بورد میشود .که بازهم این موضوع به طور جداگانه هزینه دارد وشرکت های سازنده مادر بورد زیر بار نمی روند .
 

باتری رید کنترلر یا خازن های کش هوشمند :

درصورت قطعی برق از باتری رید کنترلر برای محافظت اطلاعات در کارت سخت افزاری RAID استفاده می شود اگر از یک کنترلر  RAIDسخت افزاری مانند رید کنترلر
HPE Smart Array P440 FBWC استفاده می کنید که دارای حافظه  نهان یا حافظه کش  512 مگابایت تا 2 گیکابایت است .با مجموعه یاقوت سرخ درادامه همین مقاله باما همراه باشید.

کارت سخت افزاری RAID می تواند با دوروش زیر به کار روند :
  1. حافظه فقط خواندی
  2. حافظه خواندنی و نوشتنی

آیا استفاده از باتری کش بر روی سرورHP ضروری است ؟

حتی اگر کش شما دارای باتری هم باشد در صورتی که سیستم به صورت ناگهانی خاموش شود سیستم عامل درمعرض مشکلات مختلف قرار می گیرد وهیچ تضمینی وجود ندارد که فایل ها یا وضعیت برنامه های سیستم از بین نرود . ولی باتر ی کش های RAID می تواند از محتویات یک حافظه کش نوشتنی برای مدت زمان محدودی معمولا 48 ساعت محافظت کند . گفتنی است باتری کش RAID تنها بخشی از جریان داده ای که از برنامه به دیسک منتقل یافته است را محافظت می کند ودر حالت حافظه خواندنی و نوشتنی در صورت قطعی ناگهانی برق حافظه کش ازبین می رود .
 

UPS  چیست؟

UPS  یا Unitterr Uptible Power Supply یک منبع تغذیه است که کار عمده آن تامین توان مصرفی به صورت بدون وقفه است . UPS با استفاده از انرژی ذخیره شده در باتری برق موردنیاز تجهزات مصرف کننده را تامین می نماید .
UPSبین برق شهری و دستگاه های مصرف کننده حساس مثل سرور ها کار بزری دارد .چراکه علاوه برتنظیم برق شبکه وتثبیت آن مانع از نفوذ نویز واختلات شبکه به تجهزات شبکه می شود .

توصیه هایی برای حفاظت اطلا عا ت سرور اچ پی :

- حتما از یک UPS  استفاده کنید طوری که وقتی انرژی آن به سطح پایین رسید سیستم شمارا خاموش کند وسیستم بطور ناگهانی خاموش نشود وسیستم عامل دچار اختلال نشود .توجه کنید در پیکربندی UPS  باید زمان کافی بگذارید تا ماشین های مجازی خاموش یا متوقف شود و پس از آن هاست خاموش شود .که این معمولا8 دقیقه زمان خواهد برد .
- اگر امنیت و کارایی داده ها برایتان مهم نیست می توانید حافظه نوشتنی درایو های مجازی را غیر فعال کنید .یا می توانید حافظه کش اصلی را غیر فعال کنید .
- در بیشتر مواقع نیاز عملکردی به حافظه کش نوشتنی وجود دارد و ویژگی نوشتنی RAID مفید است .دراین شرایط علاوه بر UPS  می توانید  از باتری حافظه کش نیز استفاده کنید که باعث محافظت اطلاعات شما می شود .اما این نکته را از یاد نبرید همان طور که قبلاگفته شد باتری باعث نگه داری اطلاعات درکش می شود منتهی این اطلاعات بخشی از داده ها هستند ونه تمام آن .
- باتری های UPS راه همیشه آزمایش کنید چراکه این باتری ها معمولا بین 3تا 5سال باید تعویض شوند .
- اگر هم UPS  ندارید ویژگی نوشتن کش درایو های مجازی را خاموش کنید .
- بهترین راه برای حفاظت از اطلاعات مهم این است که از آنها BACK UP تهیه کنید .

امید واریم با خواندن این مقاله شناخت کافی در مورد نحوه عملکرد Smart CACHE های سرور HPE به دست  آورده باشید . در صورت وجود هر گونه ابهام و یا سوال در مورد سرورHPE  میتوانید با کارشناسان شرکت شبکه گستران یاقوت سرخ مرکز تخصصی فروش سرورها و استوریچ های اچ پی به شماره تماس 71189-021 تماس گرفته و یا به سایت شرکت یاقوت سرخ به آدرس www.Ysorkh.net  مراجعه کنید .

مجید علوی زاده فعالیت حرفه ای خود را از سال ۱۳۷۷ با طراحی گرافیک شروع کرد، طراحی وب را از سال ۱۳۸۰ و برنامه نویسی وب را از سال ۱۳۸۱ آغاز کرد و در همان سال وب سایت مجید آنلاین را تاسیس کرد. هم اکنون تخصص او طراحی و توسعه وب است.

نظرات و سوالات کاربران

هنوز دیدگاه و یا سوالی ارسال نشده است.
هم اکنون شما اولین دیدگاه را ارسال کنید.