حافظه Cache یا حافظه پنهان پردازنده چیست؟

اگر به مشخصات فنی پردازنده ها نگاه کنید به طور حتم با حافظه‌ی کش پردازنده روبرو خواهید شد. از حافظه کش برای کاهش زمان دسترسی به داده های ذخیره شده در حافظه اصلی استفاده می شود. در این مطلب شما را با کاربرد حافظه کش پردازنده و انواع آن آشنا خواهیم کرد پس با ما همراه شوید.

حافظه‌ی کش پردازنده چیست؟

حافظ پنهان پردازنده که به نام کش Cpu هم شناخته می‌شود یک حافظه سریع است که Cpu مرکزی به آن دسترسی دارد. حافظه پنهان محل ذخیره داده‌هایی است که به‌صورت مکرر پردازش می‌شوند و یا در حال پردازش شدن هستند. این حافظه پنهان به‌عنوان واسطه‌ای بین سی پی یو مرکزی و حافظه رم اصلی عمل می‌کند و سرعت بسیار بالایی دارد.
با وجود حافظه پنهان داده‌هایی که قرار بوده بارها پردازش شوند و یا در حال پردازش شدن بوده‌اند از بخش حافظه رم به بخش حافظه Cache منتقل می‌شوند و با سرعت بالاتری ریز پردازنده‌های Cpu به آن دسترسی پیدا می‌کنند. این داده‌ها به‌صورت موقتی در این قسمت ذخیره می‌شوند.

کاربرد حافظه Cache یا حافظه پنهان چیست؟

برای پاسخ دادن به این سؤال که کاربرد حافظه پنهان چیست؟ باید ابتدا به این سؤال پاسخ دهیم که اصلاً چرا حافظه کش یا حافظه پنهان سی پی یو ساخته شده است؟
به دلیل بالا بودن سرعت سی پی یو دسترسی آن به حافظه رم بسیار سریع تر می‌شود به همین خاطر حافظه پنهان ساخته می‌شود تا بتواند سرعت سامانه را افزایش دهد. حافظه پنهان به سی پی یو نزدیکتر است و در نتیجه سرعت دسترسی به داده ها بسیار کاهش پیدا می‌کند؛ بنابراین دیگر مانند حافظه رم که در مدت زمان طولانی تری به داده ها دسترسی پیدا می کرد این اتفاق نمی افتد.

حالا به پاسخ این سؤال می رسیم که کاربرد حافظه پنهان چیست؟ در ابتدای بحث هم به این نکته اشاره کردیم که حافظه پنهان به‌عنوان یک واسطه بین رم دستگاه و سی پی یو عمل می‌کند که با سرعت بیشتری از رم به داده ها دسترسی پیدا می‌کند. حافظه Cache برای پردازش سریع داده ها از الگوریتم های مختلفی استفاده می‌کند. این الگوریتم های هوشمند اطلاعاتی که باید در حافظه کش ذخیره شوند را به ترتیب دسته بندی می کنند.

پیشنهاد مطالعه: حافظه GDDR چیست؟

انواع حافظه Cache یا حافظه پنهان

دلیل ساخت انواع مختلف حافظه کش یا حافظه پنهان این است که سرعت دسترسی به داده ها بیشتر افزایش پیدا کند. به‌عنوان نمونه اگر یک کش به‌عنوان زاپاس داشته باشیم، سرعت دسترسی به اطلاعات بیشتر می‌شود؛ بنابراین انواع مختلف کش در سطح های متفاوت وجود دارند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
• حافظه کش سطح ۱
• حافظه کش سطح ۲
• حافظه کش سطح ۳

حافظه کش سطح ۱ (L1)

اصلی ترین حافظه کش می باشد و ظرفیت این حافظه کش نسبت به سطح دوم و سوم بسیار کوچک است اما دسترسی به آن زمان بیشتری می برد و از ۲۵۶ کیلوبایت تا ۱ مگابیت می باشد. این سطح به دلیل نزدیکی به CPU بالاترین سرعت را نسبت به دیگر سطح ها دارد. بنابراین زمان کمتری برای انتقال اطلاعات نیاز دارد.

حافظه کش سطح 2 (L2)

این سطح بین سطح اول و سوم قرار گرفته است. زمانی که داده ها در سطح اول پیدا نشوند سیستم به سرعت در سطح دوم به دنبال داده ها می گردد.

گاهی L2 بخشی از cpu است اما گاهی یک چیپست جداگانه بین سی پی یو و رم است. این سطح  از L1 کمی کندتر است اما ظرفیت بیشتری دارد و بزرگتر است. حجم آن از ۲۵۶ تا ۸ کیلوبایت متغیر می باشد.

حافظه کش سطح 3 (L3)

این سطح بر روی مادر برد و بین لایه اصلی و سطح سوم قرار دارد.
وظیفه دارد که در صورت پیدا نشدن داده ها در سطح دوم در سطح سوم آن را پیدا کند.  سرعت حافظه کش سطح 3 پایین تر و ظرفیت آن بالاتر می باشد که این امر از به وجود آمدن موانع هنگام استفاده و دریافت اطلاعات از رم جلوگیری می کند. ظرفیت این سطح از ۴ مگابایت تا ۵۰ مگابایت می باشد.

کلام پایانی

حافظه کش یا حافظه پنهان به نوعی شبیه رم گوشی یا رم اصلی رایانه است، اما تفاوت‌های عمده‌ای هم بین آن ها وجود دارد. تفاوت اصلی بین آن ها بالا بودن سرعت پردازش داده‌ها توسط حافظه پنهان کش نسبت به حافظه رم است. در واقع می‌توان گفت که حافظه Cache حافظه ای کوچک، سریع و گران تر نسبت به حافظه رم است که اطلاعات موجود در رم را نیز درون خود نگهداری می‌کند تا پردازنده ها با سرعت بیشتری به اطلاعات دست پیدا کنند.