A șaptea dimensiune

Atunci când privim caracteristicile unui computer, unui terminal, fie el sistem desktop, laptop, smartphone etc., vom observa că două dintre aceste caracteristici sunt memoria RAM şi memoria cache. Dacă nu avem o idee clară despre diferenţa dintre ele, haideţi să vedem care este această diferenţă.

În primul rând, atât memoria RAM, cât şi memoria cache sunt memorii volatile, adică pot stoca temporar date, doar cât timp computerul este pornit, primeşte energie electrică. Atunci când oprim calculatorul, toate datele din memoriile RAM şi Cache sunt şterse.

Memoria unui computer poate fi împărţită în două categorii.

• Memoria primară, formată din memoria RAM şi memoria cache, stochează data doar atunci când calculatorul este alimentat cu energie electrică. Sunt memorii volatile.
• Memoria secundară, capabilă să stocheze date atunci când alimentarea cu energie electrică este oprită.

Deosebirea dintre cele două tipuri de memorie este dată de viteza de accesare a datelor: unităţile de memorie primară sunt mult mai rapide. În timp ce memoria secundară are timpul de acces de aproximativ 50 de microsecunde, unităţile primare accesează datele din memorie în 17 nanosecunde, adică de 3.000 de ori mai repede.

Aşadar, unităţile de stocare prezente în memoria secundară, lentă, nu pot fi accesate de CPU (procesor) în mod direct. Atunci când deschidem un fişier, acesta este mutat de de hard disk în RAM, dar nici memoria RAM nu este suficient de rapidă pentru procesor. Cel mai rapid sistem de memorie din computer este memoria cache, memorie primară. Aşa încât, datele ajung din memoria RAM în memoria cache. Dar nici de aici procesorul nu poate accesa datele în mod direct. Din cache memoria ajunge în registrele CPU, dispozitive de calcul de dimensiuni mici, care pot conţine 32 sau 64 de biţi de date. Odată ajunsă în aceste registre, CPU (procesorul) poate accesa informaţia şi îşi poate face treaba.

Cum funcţionează memoria RAM

Pentru a stoca date în memoria RAM este folosită o celulă de memorie dinamică (DRAM). Această celulă este creată folosind un condensator şi un tranzistor. Tranzistorul din acest aranjament este folosit pentru a stoca sarcina şi se bazează pe starea de încărcare a condensatorului: 1 (încărcat) şi 0 (descărcat).

Pentru a nu pierde încărcarea din condensator, aceasta este reîmprospătată folosind amplificatoare de sens. Această reîmprospătare încetineşte memoria RAM, deoarece memoria RAM nu poate transmite date către CPU atunci când este reîmprospătată.

La toate cele de mai sus, se adaugă faptul că memoria RAM este conectată la placa de bază, care la rândul ei este conectată la procesor (CPU) prin socluri, adica distanţa dintre memoria RAM şi procesor este relativ mare.

Din motivele enunţate anterior, memoria RAM furnizează date procesorului doar la fiecare 17 nanosecunde. La această viteză, procesorul nu își poate atinge performanța maximă. Acest lucru se datorează faptului că procesorul trebuie să fie alimentat cu date la fiecare sfert de nanosecundă, pentru a oferi cele mai bune performanțe atunci când rulează pe o frecvență de amplificare turbo de 4 GHz.

Pentru a rezolva această problemă, avem memoria cache, un alt sistem de stocare temporară mult mai rapid decât memoria RAM.

Cum funcţionează memoria cache

Memoria cache nu este conectată la placa de bază, ci direct pe CPU. Datorită acestui fapt, datele sunt stocate mai aproape de CPU, permițându-i să acceseze datele mai rapid.

Memoria cache nu stochează date pentru toate programele care rulează în sistemul de calcul. În schimb, păstrează doar datele care sunt solicitate frecvent de CPU. Datorită acestor diferențe, memoria cache poate trimite date către CPU la viteze uimitor de rapide.

în comparație cu memoria RAM, memoria cache utilizează celule statice (SRAM) pentru a stoca date. În comparație cu celulele dinamice, memoria statică nu are nevoie de reîmprospătare, deoarece nu folosesc condensatori pentru stocare. Memoria cache folosește un set de 6 tranzistori pentru a stoca informații. Datorită utilizării tranzistoarelor, celula statică (SRAM-ul) nu pierde încărcarea în timp, permițând memoriei cache să furnizeze date CPU la viteze mult mai mari.

Memoria cache are şi defecte. În primul rând, este mult mai costisitoare în comparație cu memoria RAM. O celulă RAM statică este mult mai mare în comparație cu o DRAM, deoarece un set de 6 tranzistori este folosit pentru a stoca un bit de informații. Acesta este substanțial mai mare decât design-ul cu un singur condensator al celulei DRAM.

Din acest motiv, densitatea memoriei SRAM este mult mai mică, iar plasarea unui singur SRAM cu o dimensiune mare de stocare pe matrița CPU nu este posibilă. Prin urmare, pentru a rezolva această problemă, memoria cache este împărțită în trei categorii, și anume cache L1, L2 și L3 și este plasată în interiorul și în afara procesorului.

Diferenţe dintre memoria RAM şi memoria cache

Funcţie

Memoria RAM: stochează datele programului pentru toate aplicațiile care rulează pe sistem.

Memoria Cache: stochează datele utilizate frecvent și instrucțiunile cerute de CPU.

Mărimea (capacitatea)

Memoria RAM: datorită densității sale mari de memorie, RAM poate oferi capacitate de stocare între 2 GO (GB) şi 64 GO (GB).

Memoria Cache: din cauza densității reduse a memoriei, memoriile cache au capacitatea de stocare de la câţiva KO (KB) la câţiva MO (MB).

Cost

Memoria RAM: producerea RAM este mai ieftină datorită design-ului său cu un singur tranzistor/condensator.

Memoria Cache: producerea memoriei cache este costisitoare datorită design-ului său cu 6 tranzistori.

Locaţie

Memoria RAM: conectată la placa de bază și departe de procesor.

Memoria Cache: în interiorul nucleului CPU sau între nuclee.

Viteză

Memoria RAM: lentă.

Memoria Cache: rapidă.

Un calculator performant trebuie dotat cu memorie RAM şi memorie cache la valori cât mai mari (pe lângă un procesor = CPU performant).

Sursa informaţiilor: Make Use Of (MUO).

Citeşte şi articolele:

• Memoria RAM DDR5 promite viteze mai bune
• Premieră Samsung: memorii RAM DDR5 de 512 GB
• De câtă memorie RAM are nevoie PC-ul tău?
• Ce este mai important pentru performanţa PC-ului: memorie RAM mai rapidă sau memorie RAM mai mare (mai multă)
• Următoarea versiune a PC-ului ar putea fi folosită doar cu memorie RAM DDR5