Кэшированные данные - что это? Что такое кэшированные данные приложений в телефоне? Что такое кэш-память? Кэширование результатов работы.

Диаграмма кэша памяти ЦПУ

Кэш - это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ , жёсткими дисками , браузерами и веб-серверами .

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор , определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша . Если в кэше не найдено записей, содержащих затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становятся доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша . Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий или коэффициентом попаданий в кэш.

Например, веб-браузер проверяет локальный кэш на диске на наличие локальной копии веб-страницы, соответствующей запрошенному URL. В этом примере URL - это идентификатор, а содержимое веб-страницы - это элементы данных.

Если кэш ограничен в объёме, то при промахе может быть принято решение отбросить некоторую запись для освобождения пространства. Для выбора отбрасываемой записи используются разные алгоритмы вытеснения .

При модификации элементов данных в кэше выполняется их обновление в основной памяти. Задержка во времени между модификацией данных в кэше и обновлением основной памяти управляется так называемой политикой записи .

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью ) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный» ). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной . Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша .

Кэш центрального процессора

Кэширование результатов работы

Многие программы записывают куда-либо промежуточные или вспомогательные результаты работы, чтобы не вычислять их каждый раз, когда они понадобятся. Это ускоряет работу, но требует дополнительной памяти (оперативной или дисковой). Примером такого кэширования является индексирование баз данных.

Вероятно, многие пользователи компьютеров и мобильных устройств хоть иногда, но сталкивались с таким понятием, как «кэшированные данные». Что это такое, многие, откровенно говоря, просто себе не представляют. Однако, пользуясь советами по ускорению любого устройства, имеющего операционную систему, они точно знают, что кэш надо чистить. Отчасти это действительно так, однако далеко не все данные подлежат удалению. Бывает, что без них некоторые программы, установленные на устройстве, попросту не будут работать.

Что значат «кэшированные данные» в общем понимании?

Итак, рассмотрим общее понятие. Грубо говоря, этот термин описывает сохраняемые в компьютерной или мобильной системе данные для ускорения последующего доступа к некоторым приложениям или сайтам в интернете за счет загрузки информации, вызов которой обычным способом требует большего времени.

Чтобы было понятнее, можно привести пример, как используются кэшированные данные. Что это такое, например, в случае посещения пользователем какой-нибудь интернет-страницы, на которой он смотрит фотографии? Это есть их копии в виде миниатюр, которые сохраняются в специальной папке на жестком диске компьютера или на внутреннем накопителе мобильного устройства. При повторном входе на страницу пользователю не приходится ждать, пока загрузится весь контент (например, графика, видео и, вообще, мультимедиа), поскольку все элементы на страницу добавляются как раз из каталога кэша.

Что такое кэшированные данные в телефоне?

Но это было только общее обоснование. С интернетом все понятно. Посмотрим теперь, что такое кэшированные данные приложений в телефоне (имеются в виду апплеты, отличные от веб-браузеров).

Собственно, эта информация несколько похожа по сути на сохраняемые данные из интернета, только большей частью она связана с сохранением настроек или специфичного контента любой программы, с которой работает операционная система. Для того чтобы было немного понятнее, далее рассмотрим несколько примеров.

Примеры использования кэша

Посмотрим на некоторые основные типы данных, которые можно или нельзя удалять. В первом случае это касается любых приложений, инсталлированных в системе, если только для их полнофункциональной работы не предусмотрено использование дополнительного кэша, который отличается от системного.

А вот со специальным содержимым кэша, который довольно часто нужно копировать в телефон или планшет самостоятельно или же дополнительно загружать из интернета, дело обстоит несколько иначе.

Самый простой пример – игровые кэшированные данные. Что это может быть? Да все, что угодно: дополнительные текстуры, графика, видео, аудио или даже параметры самой игры. Такую информацию, как уже понятно, удалять нельзя ни в коем случае, поскольку потом игра просто не запустится или выдаст ошибку, гласящую, что для старта не хватает того-то и того-то.

То же самое касается некоторых музыкальных приложений для мобильных устройств. В качестве примера возьмем FL Studio Mobile. Даже собственный инсталлятор приложения не имеет всего, что необходимо для работы секвенсора. Иными словами, устанавливается только основная программная оболочка.

Что такое кэшированные данные приложений в телефоне относительно программ этого типа? Это наборы инструментов, эффекты, настройки взаимодействия с другими апплетами, параметры поддержки определенных форматов аудио и т. д. Как правило, такой кэш сохраняется в специальной папке obb, которая находится на внутреннем накопителе, если не указано, что ее можно разместить на съемной карте памяти. Места такая информация занимает порядочно, но без нее приложение окажется нефункциональным (чего стоит только одна программная оболочка, в которой нет ни инструментов, ни эффектов?).

Очистка кэша на мобильном девайсе стандартными средствами

Что такое кэшированные данные в телефоне, мы немного разобрались. Теперь посмотрим на вопросы очистки такого содержимого, поскольку оно имеет свойство замедлять работу системы.

В любом Android-девайсе имеется два инструмента очистки кэша. Первый предназначен для удаления данных для всех приложений, второй позволяет почистить кэш только для одного отдельно взятого апплета.

Если нужно удалить весь системный кэш, используется меню настроек, в котором выбирается раздел памяти. При тапе на строке кэшированных данных система выдает предупреждение о том, что вся информация будет удалена. Просто соглашаемся и дожидаемся завершения очистки.

Теперь еще несколько слов о том, что такое кэшированные данные приложений в плане их удаления для отдельно выбранного апплета. Найти по ним информацию можно в том же разделе памяти, но с переходом к меню приложений.

Далее нужно просто выбрать нужный апплет, а после входа в его меню снизу тапнуть по кнопке очистки кэша. В общем-то, и первый, и второй метод выглядят несколько неудобными, поскольку в этом случае может производиться так называемое удаление из разных источников. Поэтому лучше использовать специальные программы.

Использование оптимизаторов и чистильщиков

Сегодня таких программ по аналогии со стационарными компьютерными системами создано немало. В тех же хранилищах Play Market или AppStore их можно найти даже не десятки, а сотни.

Кэшированные данные (что это, уже понятно) могут удаляться и для всей системы, и для каждого выбранного апплета.

Что касается самих программ, наиболее предпочтительными выглядят приложения узкой направленности и апплеты, предназначенные для общей оптимизации. Первые представлены такими программами, как App Cache Cleaner, Auto Cahe Cleaner и т. д.

Среди оптимизаторов особо можно выделить мобильные версии CCleaner, All-in-one Toolbox, Clean Master и многие другие. Что именно использовать, это уже вопрос собственных предпочтений, ведь каждая такая программа имеет и свои плюсы, и минусы.

Вместо итога

Вот и все насчет понимания термина «кэшированные данные». Что это такое, думается, большинству пользователей уже ясно. Однако к вопросу очистки такой информации нужно подходить крайне осторожно, поскольку для некоторых типов программ, как было сказано выше, она может оказаться необходимой в работе. Но как показывает практика, лучше все же обратиться к утилитам общего действия. В них инструмент очистки кэша является обязательным модулем. А при их использовании заодно можно еще и ускорить систему.

Что такое кэшированные данные и кэширование?

Компьютер, увы, не моментально выполняет команды, которые получает от людей. Для ускорения этого процесса применяется ряд хитростей, и почетное место среди них принадлежит кэшированию. Что это такое? Чем являются кэшированные данные? Как этот процесс собственно происходит? Что такое кэшированные данные в смартфоне "Самсунг", к примеру, и отличаются они чем-то от тех, что в компьютере? Давайте приступим к получению ответов на эти вопросы.

Что такое кэш?

Так называют промежуточный буфер, который обеспечивает быстрый доступ к информации, вероятность запроса которой выше всего. Все данные содержатся в нём. Важным преимуществом является то, что извлечь всю необходимую информацию из кэша можно значительно быстрее, чем из исходного хранилища. Но существует значительный недостаток – размер. Кэшированные данные применяются в браузерах, жестких дисках, ЦПУ, веб-серверах, службах WINS и DNS. Основой структуры являются наборы записей. Каждая из них ассоциирована с определённым элементом или блоком данных, которые выступают копией того, что есть в основной памяти. Записи имеют идентификатор (тег), с помощью которого и определяется соответствие. Давайте посмотрим с немного другой точки зрения: что такое кэшированные данные в телефоне "Самсунг" или другого производителя? Отличаются ли они от тех, что создаются в компьютере? С принципиальной точки зрения – нет, разница исключительно в размере.

Процесс использования

Когда клиент (они были перечислены выше) запрашивает данные, то первое, что делает компьютер – исследует кэш. Если в нём находится необходимая запись, то она и используется. В этих случаях происходит попадание. Периодически данные из КЭШа копируются в основную память. Но если нужная запись не была найдена, то происходит поиск содержимого в базовом хранилище. Вся взятая информация переносится в кэш, чтобы к ней потом можно было обращаться более быстро. Процент, когда запросы увенчиваются успехом, называется уровнем или коэффициентом попадания.

Обновление данных

При использовании, допустим, веб-браузером осуществляется проверка локального кэша с целью найти копию страницы. Учитывая ограниченность данного вида памяти, при промахе принимается решение отбросить часть информации, чтобы освободить пространство. Чтобы решить, что именно будет заменено, используют различные алгоритмы вытеснения. Кстати, если говорить о том, что такое кэшированные данные на "Андроиде", то в массе своей они используются для работы с картинками и данными приложений.

Политика записи

Во время модификации содержимого кэша обновляют данные и в основной памяти. Временная задержка, которая проходит между внесением информации, зависит от политики записи. Существует два основных типа:

Немедленная запись. Каждое изменение синхронно заносится в основную память.
Отложенная или обратная запись. Обновление данных проводится периодически или при запросе со стороны клиента. Чтобы отслеживать, было ли внесено изменение, используют признак с двумя состояниями: «грязный» или изменённый. В случае промаха может производиться два обращения, направленные основной памяти: первое используется, чтобы записать данные, что были изменены из кэша, а второе – чтобы прочитать необходимый элемент.

Может быть и такое, что информация в промежуточном буфере становится неактуальной. Это происходит при изменении данных в основной памяти без внесения корректировок в кэш. Для согласованности всех процессов редактирования используют протоколы когерентности.

Современные вызовы

С увеличением частотности процессоров и повышением производительности оперативной памяти появилось новое проблемное место – ограниченность интерфейса передачи данных. Что из этого может подметить знающий человек? Кэш-память очень полезна, если частота в ОЗУ меньше чем в процессоре. Многие из них имеют свой собственный промежуточный буфер, чтобы уменьшить время доступа к оперативной памяти, которая действует медленнее, нежели регистры. В ЦП, которые поддерживают виртуальную адресацию, часто размещают небольшой, но очень быстрый буфер трансляций адресов. Но в других случаях кэш не очень полезен, а иногда только создаёт проблемы (но это обычно в компьютерах, которые подверглись модификации непрофессионалом). Кстати, говоря о том, что такое кэшированные данные в памяти смартфона, ндо отметить, что из-за маленького размера устройства приходится создавать новые миниатюрные реализации кэша. Сейчас некоторые телефоны могут похвастаться параметрами, как у передовых компьютеров десять лет назад – а какая разница в их размере!

Синхронизация данных между разными буферами

Инклюзивный. Кэш может вести себя как угодно.
Эксклюзивный. Разрабатывался под каждый конкретный случай.
Неэкслюзивный. Стандарт широкого распространения.

Уровни кэширования

Их количество обычно равняется трём или четырём. Чем больше уровень памяти, тем она объемнее и медленнее:

L1 cache. Самый быстрый уровень кэша – первый. По сути, он часть процессора, поскольку расположен на одном кристалле и относится к функциональным блокам. Обычно делится на два вида: кэш инструкций и данных. Большинство современных процессоров без этого уровня не работают. Данный кэш функционирует на частоте процессора, поэтому обращение к нему может осуществлять каждый такт.
L2 cache. Обычно располагается вместе с предыдущим. Является памятью раздельного пользования. Чтобы узнать его величину, необходимо весь объем, отданный под кэширование данных, поделить на количество ядер, которое есть в процессоре.
L3 cache. Медленный, но самый большой зависимый кэш. Обычно больше 24 Мбайт. Используется, чтобы синхронизировать данные, которые поступают от различных кэшей второго уровня.
L4 cache. Использование оправдано только для высокопроизводительных многопроцессорных майнфреймов и серверов. Его реализуют в качестве отдельной микросхемы. Если вы задаёте вопрос о том, что такое кэширование данных в смартфоне "Самсунг" и ищете в нём этот уровень – могу сказать, что лет на 5 точно поторопились.

Ассоциативность кэша

Это фундаментальная характеристика. Ассоциативность кэшированных данных необходима для отображения логической сегментации. Она, в свою очередь, нужна из-за того, что последовательный перебор всех имеющихся строк занимает десятки тактов и сводит на нёт все преимущества. Поэтому используется жесткая привязка ячеек ОЗУ к данным кэша, для сокращения времени поиска. Если сравнивать промежуточные буферы, у которых одинаковый объем, но разная ассоциативность, то тот, у кого она большая, будет работать менее быстро, но с значительной удельной эффективностью.

Заключение

Как видите, кэшированные данные при определённых условиях позволяет вашему компьютеру действовать более быстро. Но, увы, существует ещё довольно много аспектов, над которыми можно работать длительное время.

Что такое кэш-память? Что такое кэш для "Андроид"

В этой статье будет рассказано, что такое кэш и какие существуют виды. Этот вопрос часто задают пользователи компьютера, которые не до конца понимают значение этого термина. Существует несколько видов кэш-памяти на разных устройствах. Она является неотъемлемой частью компьютера и просто необходима ему для качественной работы. В статье будут детально описаны отличия и рассказано о том, когда кэш стоит очищать и к чему это приведет.

Что такое кэш-память?

Кэш- это участок памяти, забранный с жесткого диска, в котором хранится информация, наиболее часто необходимая процессору вашего устройства. Он помогает упростить работу процессора в тех случаях, когда ему необходимо долго искать или загружать информацию. Проще говоря, эта информация, которая хранится очень близко к самому процессору. То есть устройство помещает в хранилище информацию или же команды, которые используются наиболее часто, это позволяет устройству находить быстрее требуемый материал. Кэш может быть разным. Допустим, существует кэш компьютера, браузера, смартфона. Чаще всего устройство помещает в этот участок памяти обработанную информацию для того, чтобы не обрабатывать её повторно и не тратить лишнее время. Что такое кэш-память, теперь понятно. Посмотрим, где она используется.

Что такое кэш компьютера?

Компьютер имеет оперативную память, которую он использует для оптимизации работы. Кэш-память в компьютере является буфером между процессором и оперативной памятью. Она расположена недалеко от самого процессора, поэтому ему быстрее использовать информацию, заложенную в ней, нежели добираться к оперативной.

Пример работы

Можно привести пример работы кэш-памяти, чтобы правильно понять её суть. Человеку требуется узнать номера телефонов, которые он не помнит. Найти телефоны в справочнике будет равноценно тому, как процессор ищет информацию в оперативной памяти. Если эти номера телефонов будут записаны на отдельном листе, человеку удастся быстро узнать их без поиска в справочнике. Вот этот листок является примером кэш-памяти. Компьютер автоматически загружает туда информацию, которая часто может стать полезной. Это, конечно же, сильно оптимизирует работу компьютера, за счет этого повышается его производительность.

Кэш браузера

Браузер также использует кэш-память. Он загружает туда информацию, картинки, звуки и другое. Это можно заметить по тому, как браузер быстрее открывает сайт, на который вы часто заходите, нежели тот, на какой попали в первый раз. Это происходит, потому что браузер "понимает", что этот сайт часто посещается вами, и для того, чтобы каждый раз не загружать информацию с него и не тратить на это время, он сохраняет её в кэш-память, чтобы оптимизировать работу и сэкономить время. Для этого временного хранилища браузер использует место на жестком диске. Размер кэша браузера можно настроить в самом браузере. Но стоит помнить, что если он заполнит информацией все место, то новая информация будет загружаться туда способом вытеснения старой, которая не используется. Кэш браузера можно легко очистить, если вы не считаете его нужным.

Кэш для игр на "Андроид"

Пользователи смартфонов "Андроид" часто задаются вопросом о том, что такое кэш для "Андроид". Чаще всего он требуется для игры с трехмерной графикой, которая требует большего пространства для дополнительных материалов. Иногда для игр он скачивается самостоятельно при входе в игру. Используя интернет, игра самостоятельно загружает требуемую ей информацию и помещает её в хранилище. Но иногда случается так, что кэш для игры нужно поместить в хранилище самостоятельно. Сделать это можно, следуя инструкции к установке игры. Чаще всего игра с кэшем устанавливается следующим образом. Установочный файл помещается в любое место на вашем устройстве, ведь этот файл требуется просто установить. Кэш, в свою очередь, должен быть помещен в специально отведённое место на вашем смартфоне, для того чтобы во время запуска игры он начал считывать информацию с нужного места. Если кэш расположен там, где нужно, игра будет спокойно функционировать. Место, куда нужно его копировать, указано в описании игры.

Что значит "очистить кэш"?

Что такое "очистить кэш", знает не так много людей. Это означает удалить всю накопившуюся информацию на вашем устройстве, нужную для оптимизации работы компьютера. Делать это нужно только в том случае, если это крайне необходимо. Допустим, после удаления кэша браузера, сайты, которыми вы постоянно пользуетесь, будут загружаться немного дольше. Ведь ему нужно будет заново загрузить всю информацию, находящуюся на сайте. После удаления кэша на смартфоне игры, которые его требуют, не смогут запуститься без этих материалов.

Человек должен понимать, что такое почистить кэш, и знать, к чему это может привести. Конечно, иногда случаются ситуации, когда очистить его необходимо. Это может быть связано с переполнением памяти или же неполадок, к которым он может привести. Иногда случается, что кэш может мешать работе компьютера. За этим необходимо следить. Программа CCleaner способна найти в системе тот кэш, в котором вы не нуждаетесь, и удалить его. Эта программа сильно помогает оптимизировать работу компьютера. Она может проверить ваш компьютер на ошибки, очистить системный реестр, а также выставить автозагрузку программ при запуске компьютера. Это тоже можно назвать немаловажной функцией. Ведь часто программы, которые мы скачиваем с интернета, автоматически загружаются при запуске "Виндовс". Если большое количество таких программ загружается во время старта компьютера, это может занимать много времени при включении. Это легко может исправить программа CCleaner, вы сами сможете выставить автозапуск программ, в которых нуждаетесь, а какие вам не нужны при запуске системы. Когда вы уже знаете, что такое очистить кэш, нужно детально узнать причины, зачем нужно это делать.

Зачем чистить кэш?

Одна из причин, почему эту память необходимо очищать, - это свободное место на диске. Особенно это касается людей, которые имеют несколько браузеров. Каждый браузер для своего личного кэша будет забирать пространство с вашего жесткого диска, это может существенно сказаться на памяти. Также он сохраняет оформление сайтов. Допустим, если вы заходили на сайт, ваш браузер сохранит его оформление. И после вышедшего нового оформления вы не сможете его увидеть, так как вам будет показано оформление, сохраненное в вашем кэше. Кроме того, он также сохраняет историю посещений сайтов. Если вы не желаете, чтобы кто-то мог посмотреть сайты, которые вы посещаете, вы также можете его очистить. Удалить лишний кэш с вашего смартфона также будет полезно. Часто игры при удалении его оставляют. Поэтому на вашем телефон может оставаться кэш игры, которой уже нет на компьютере, и этим забирать достаточно много памяти. Учитывая то, что смартфон имеет не так много памяти, как компьютер, это играет большую роль. Надеемся, эта статья дала вам общие понятия и помогла ответить на вопрос о том, что такое кэш.

Как на "Андроиде" очистить кеш разными способами?

Каким бы большим объемом памяти ни обладал ультрасовременный планшет, рано или поздно он засоряется всевозможными ненужными файлами. Поэтому перед каждым обладателем подобного гаджета встает вполне логичный и закономерный вопрос о том, как очистить кэш браузера на "Андроиде"? Прочитав данную статью, вы узнаете, как это сделать несколькими разными способами.

Почему возникает потребность в удалении файлов?

Прежде чем начать разбираться, как на "Андроиде" очистить кеш, нужно попытаться понять, что подразумевается под этим термином и отчего появляется такая необходимость. Системный кэш – это не что иное, как набор видео, изображений, текстовых и прочих вспомогательных файлов, отвечающих за максимально корректное отображение страниц интернет-браузера.

Наверняка многие из тех, кто интересуется, как на "Андроиде" очистить кеш, неоднократно обращали внимание на то, что на загрузку веб-страницы требуется какое-то время. Иногда этот процесс проходит быстро, а иногда приходится ждать довольно долго. Чем больше вы пользуетесь интернетом, тем большее количество файлов хранится в кэше вашего девайса. С одной стороны, это позволяет сэкономить интернет-трафик. С другой - возникает вопрос о целесообразности хранения большого количества ненужных файлов, многие из которых, возможно, никогда не будут использованы.

Точно так же обстоит дело с играми и приложениями. Любое действие или достижение сохраняется в кэше, и совершенно непонятно, для чего накапливать эти данные, если пользователь захотел избавиться от надоевшей игры или приложения.

Очистка при помощи встроенных средств

Перед тем как на "Андроиде" очистить кеш, следует разобраться, что мы выигрываем в результате таких действий. Необходимо сразу сказать, что подобные манипуляции позволяют решить сразу несколько важнейших проблем. Очистка свободного места в памяти способствует существенному ускорению работы всей системы.

В любом современном девайсе, работающем на базе операционной системы Android, имеется специальная функция, позволяющая избавиться от ненужных файлов. Чтобы воспользоваться ею, следует открыть настройки гаджета и, перейдя в раздел “Память”, зайти во вкладку “Кэшированные данные”. В результате этих действий на экране появится предложение освободить память от лишних файлов. После нажатия “Ok” будет произведена очистка. Однако следует понимать, что слишком частое повторение этого алгоритма может навредить системе.

Как провести полную очистку устройства?

Тем, кто не знает, как на "Андроиде" очистить кеш, наверняка будет интересно, что это можно сделать при помощи сброса до заводских настроек. Это позволит полностью очистить устройство, стерев с него все, что было записано после приобретения. Для избавления от всех ненужных файлов можно зайти в настройки гаджета и отыскать там вкладку “Конфиденциальность”. После этого пользователю остается лишь нажать клавишу “Сброс настроек” и перезагрузить устройство.

Избавление от ненужных файлов при помощи сторонних программ

Те, кого интересует, как очистить кэш на планшете ("Андроид" на этих девайсах устанавливается довольно часто),будут удивлены, поняв, что это можно сделать при помощи специального софта. Работа всех "чистильщиков" основана на одном принципе. Поэтому пользователю нужно открыть соответствующую программу и, запустив анализ памяти, дождаться появления отчета о найденных файлах, от которых можно избавиться. Для запуска удаления данных нужно активизировать функцию очистки кэша.

Одним из основных преимуществ использования подобных утилит можно считать то, что они сразу показывают, какой конкретно объем памяти будет освобожден в результате избавления от кэшированных файлов.

Что такое кэш в ОС андроид?

Сережа белкин

Кэш - промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий копию той информации, которая хранится в памяти с менее быстрым доступом, но с наибольшей вероятностью может быть оттуда запрошена. Доступ к данным в кэше идёт быстрее, чем выборка исходных данных из медленной памяти или их перевычисление, за счёт чего уменьшается среднее время доступа.

Сергей пушечников

на каждом мобильном устройстве есть своя операционная система. в зависимости от марки телефона, ОС (операционная система) называется по-своему. IOS у APPLE, android у GouGle и Samsung. есть так же ещё множество операционок, например Simbyan на Nokia. а на старых моделях телефонов ОС одинаковая.
а кеш - это место для сохранения используемых в данный момент файлов. а на ОС Android кеш используется для всего - для просмотра видео, для звонков, СМС, ММС, графических программ типа AlterGeo, Яндекс карт и прочего.

Артем фомичев

Довольно часто начинающие пользователи андроид-устройств сталкиваются с новым для себя понятием кэш игр и приложений. Что такое кэш приложений Android понять несложно - это архив, содержащий все необходимые файлы приложения или игры (аудио- и видеофайлы, текстуры и прочая необходимая для корректной работы приложения информация). Кроме того, кэш всегда предназначен для конкретной модели смартфона, поэтому в кэше хранятся файлы с информацией непосредственно о самом гаджете: разрешение экрана смартфона, тип процессора и видеокарты. Нетрудно догадаться, что попытка установить на смарфон игру с кэшем, предназначенным для другой модели девайса, положительных результатов не принесет. Чтобы узнать какой кэш подходит именно вашему устройству, воспользуйтесь специальным онлайн-сервисом "Какой у меня кэш? ". Кэш приложений как правило скачивается вместе с исполняемым файлом на андроид, который имеет расширение.apk. Для того, чтобы после запуска apk-файла приложение установилось и корректно заработало на вашем смартфоне, кэш нужно распаковать в определенное месте на флеш-карте. Заранее позаботьтесь о том, чтобы места на флешке хватило, так как кэш приложений, а особенно 3D игр, может достигать достаточно внушительных размеров. К примеру, кэш игры Grand Theft Auto: San Andreas имеет размер 1.7 гигабайта, что, согласитесь, очень немало. Теперь, когда не осталось вопросов по поводу "что такое кэш на андроид", давайте поговорим о самой процедуре установки приложения с кэшем. Разберем две ситуации: в первом случае кэш мы скачиваем сразу на смартфон через интернет, во втором случае - кэш скачан заранее на компьютер, и его нужно передать на устройство. Установка приложения с кэшем с помощью интернета: На устройстве должен находиться исполняемый файл, то есть apk-файл. Запустите apk-файл, после его установки откроется приложение и автоматически начнется скачивание всех необходимых для работы приложения файлов. Этот способ удобен тем, что пользователю совершенно не нужно заботиться о том, куда устанавливать кэш, так как автоматическая установка расположит файлы на правильном месте. Беспокоиться о том, что кэш может не подойти конкретной модели смартфона тоже не стоит - скачивание кэша происходит специально под вашу модель устройства. К сожалению, недостаток такого способа также очевиден - вам нужен будет иметь доступ к интернету на телефоне, желательно с безлимитным трафиком. Согласитесь, что "тянуть" из интернета кэш, весящий более 100Мб достаточно проблематично, а уж если скорость урежется при превышении трафика процесс скачки может затянуться очень надолго. Установка приложения с заранее скачанным кэшем: Распаковать скачанный архив с кэшем Передать папку кэша с компьютера на телефон (через bluetooth или с помощью usb-кабеля) Расположить папку с кэшем строго в предназначенную директорию Скачиваем и запускаем установочный apk-файл. Разберем чуть более подробно третий пункт. Если вы скачиваете кэш приложения с какого-либо сайта или форума, то убедитесь в том, что там есть информация о том, где нужно расположить папку кэша. Если кэш будет располагаться в неправильной директории, приложение у вас просто не запустится. Так или иначе, путь расположения кэша приложения - это самое важное и если на ресурсе, откуда вы хотите скачать приложение, нет такой информации, то будет лучше поискать приложение на других форумах или сайтах.

Схема работы кэша

Кэш – это специально отведенный небольшой участок памяти с большей скоростью обмена данными, чем у традиционной. Существует он ввиду несоответствия между вычислительными мощностями процессоров и скоростью считывания информации со стандартных накопителей памяти.

Прогресс требовал увеличения объемов для хранения данных , в то время как быстрота их обработки отставала с самого зарождения компьютеров. Именно из-за этого и был разработан такой «мост». Процесс занесения информации в кэш-память получил название «кэширование ». Собственно, поэтому и важно её своевременно очищать – для сохранения эффективности считывания.

Кэширование в браузерах

Алгоритм кэширования в браузерах

Зачастую, говоря о кэшировании, многие вспоминают о cache -файлах в браузерах. И неудивительно, так как их очистка – один из основных советов, который дают пользователям при возникновении ошибок.

Накапливаются они вместе с числом просмотренных сайтов – с них часть сведений загружается в кэш-память, преследуя этим две цели : ускорить общее время загрузки и уменьшить нагрузку на сетевой трафик. При повторном заходе на сайт, происходит проверка на актуальность данных между сервером и клиентом. Что должно быть сохранено, а что нет, решает создатель веб-страницы.

Кэш в Windows

В операционных системах Windows, файлы кэш-памяти занимают приличное пространство. Сохраняются разнообразные временные файлы , созданные после запуска или изменения какой-либо программы, превью изображений и музыкальных композиций, точки восстановления ОС.

Контролирует данный процесс, так называемый кэш-менеджер , который периодически избавляется от неактуальных ресурсов. Причем, именно эта периодичность и является ключевым фактором эффективной работы: если файлы удалять слишком часто, то система будет тратить время, считывая их вновь, а если слишком редко – попросту не останется места для новых сведений.

Кэш на андройде

На смартфонах с операционной системой Android ситуация выглядит похожим образом, за одним существенным «но» — объем предоставленной памяти значительно ниже , чем на персональном компьютере. Помимо этого, программы после запуска хранятся в трей-листе, откуда их потом можно заново развернуть , со всеми сохраненными изменениями, совершенными в последней сессии.

К сожалению, ОС не очень хорошо справляется с очисткой лишних файлов, из-за чего, при длительном пользовании, приложения могут работать некорректно , а само быстродействие телефона значительно снизится . Для предотвращения этого, рекомендуется использовать сторонние программы , которые производят очистку, например, Clean Master.

Стоимость старших моделей смартфонов завышена. Все мы прекрасно понимаем, что разница в цене между 16 ГБ и 32+ ГБ моделями неоправданно большая. Речь идёт и о iPhone, и о всём многообразии флагманских представителей Android. В итоге человек берёт младшую модель с 16 гигабайтами хранилища на борту в надежде, что этого хватит. Но, зачастую реальность не оправдывает его ожидания.

Что съедает память в смартфоне

Для начала нужно понять, что указанный производителем объём памяти в устройстве - это не то же самое, что доступный пользователю объём памяти. То есть, на практике нам всегда доступно меньше памяти, чем написано на упаковке, и это справедливо как для iPhone, так и для семейства Android.

В обоих случаях операционная система устройства занимает 2-3 ГБ памяти, и вернуть их в распоряжение пользователя нельзя - эта пространство нужно для работы устройства.

Поэтому, когда вы подыскиваете новый смартфон, то считайте так: 16 ГБ на самом деле примерно равно 13 ГБ, а 32 ГБ - это в лучшем случае 29-30 ГБ.

В дальнейшем на оставшийся пользователю объём памяти будут посягать устанавливаемые приложения и игры . Экраны всё лучше, картинка должна быть всё качественнее, графика всё круче - это серьёзно утяжеляет приложения.

Кроме того, со временем установленные приложения будут толстеть, накапливая в памяти данные кэша - это всё, что остаётся в устройстве в процессе работы приложения и после его закрытия. Любое приложение, получающее контент из Сети, сохраняет его на устройстве для более оперативного предоставления пользователю. Смотрите YouTube - получаете кэшированные видеозаписи. Слушаете музыку онлайн - она кэшируется локально. Сёрфите в Интернете через Chrome - посещённые в браузере странички кэшируются.

Если у вас Android и вы оказались в ситуации, когда срочно нужно получить несколько сотен мегабайт места под видео или фото, то очистите данные кэша.

Настройки -> Память -> тап на Данные кэша.

Также можно выборочно очистить кэш у отдельных приложений.

Настройки -> Приложения -> тап по толстому приложению -> Очистить кэш.

В iOS таких штатных средств нет, но есть сторонние утилиты .

В наши дни 1 ГБ для одной игры уже кажется вполне приемлемым. Периодическая чистка игр с предварительным вопросом к самому себе «буду ли я в это ещё играть?» поможет избавиться от надоевших и ненужных игрушек, которые продолжают занимать порядочное количество памяти. Это же справедливо для любых других приложений. Не понравилось приложение? Не планируете пользоваться им в будущем? Удалите его, не держите просто так на устройстве.

Загружаемая пользователем в устройство музыка становится всё качественнее. Некоторые уже не воспринимают 320 кбит mp3 и хотят только flac. Такие треки занимают в несколько раз больше места на устройстве.

Подумайте, обеспечат ли используемые вами наушники достаточное качество воспроизведения звука, чтобы вы почувствовали разницу? Быть может, mp3 среднего качества вполне хватит?

Если речь идёт о фото и видео , то всё ещё хуже. В топовые актуальные смартфоны ставят 8+ мегапиксельные камеры, которые умеют снимать FullHD видео с высоким фреймрейтом и делать фото очень большого разрешения. Такие фото и видео занимают очень много места. Для примера, 1 час видео в качестве 1080p может занять на вашем смартфоне 10 ГБ места.

С отснятыми видео вариантов фактически нет. Их нужно периодически перемещать из мобильного устройства на компьютер для последующего хранения или размещения на видео-хостинге.

С хранением фотографий может помочь мобильное приложение Dropbox - в нём есть функция автоматического переноса снимков из памяти устройства в облако.

И всё же, чем более технологичными становятся наши мобильные устройства, тем больше будет требоваться места под приложения и контент. Производители понимают это, и зачастую идут навстречу пользователю, встраивая в смартфоны и планшеты слот под съёмные карты памяти . К сожалению, пользователи iPhone, гуглофонов и некоторых других линеек Android лишены такого преимущества. Google предлагает нам хранить все данные в Сети.

Такую концепцию поддерживают и многие разработчики - сейчас нам доступны сотни тематических онлайн-сервисов, предоставляющих контент в виде потоковой передачи. Их дополняют десятки облачных хранилищ. В таком случае память устройства будет забиваться значительно меньше, но значительно возрастают требования к качеству и скорости мобильного Интернета.

У этого термина существуют и другие значения, см. Кэш (значения).

Кэш или кеш (англ. cache , от фр. cacher - «прятать»; произносится - «кэш») - промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, чем выборка исходных данных из более медленной памяти или удаленного источника, однако её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных.

История

Впервые слово «cache» в компьютерном контексте было использовано в 1967 году во время подготовки статьи для публикации в журнале «IBM Systems Journal». Статья касалась усовершенствования памяти в разрабатываемой модели 85 из серии IBM System/360. Редактор журнала Лайл Джонсон попросил придумать более описательный термин, нежели «высокоскоростной буфер», но из-за отсутствия идей сам предложил слово «cache». Статья была опубликована в начале 1968 года, авторы были премированы IBM, их работа получила распространение и впоследствии была улучшена, а слово «кэш» вскоре стало использоваться в компьютерной литературе как общепринятый термин.

Функционирование

Отображение кэша памяти ЦПУ в основной памяти.

Кэш - это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»). Кэширование применяется ЦПУ, жёсткими дисками, браузерами, веб-серверами, службами DNS и WINS.

Кэш состоит из набора записей. Каждая запись ассоциирована с элементом данных или блоком данных (небольшой части данных), которая является копией элемента данных в основной памяти. Каждая запись имеет идентификатор, часто называемый тегом, определяющий соответствие между элементами данных в кэше и их копиями в основной памяти.

Когда клиент кэша (ЦПУ, веб-браузер, операционная система) обращается к данным, прежде всего исследуется кэш. Если в кэше найдена запись с идентификатором, совпадающим с идентификатором затребованного элемента данных, то используются элементы данных в кэше. Такой случай называется попаданием кэша . Если в кэше не найдена запись, содержащая затребованный элемент данных, то он читается из основной памяти в кэш, и становится доступным для последующих обращений. Такой случай называется промахом кэша . Процент обращений к кэшу, когда в нём найден результат, называется уровнем попаданий , или коэффициентом попаданий в кэш.

В кэше с немедленной записью каждое изменение вызывает синхронное обновление данных в основной памяти.

В кэше с отложенной записью (или обратной записью ) обновление происходит в случае вытеснения элемента данных, периодически или по запросу клиента. Для отслеживания модифицированных элементов данных записи кэша хранят признак модификации (изменённый или «грязный» ). Промах в кэше с отложенной записью может потребовать два обращения к основной памяти: первое для записи заменяемых данных из кэша, второе для чтения необходимого элемента данных.

В случае, если данные в основной памяти могут быть изменены независимо от кэша, то запись кэша может стать неактуальной . Протоколы взаимодействия между кэшами, которые сохраняют согласованность данных, называют протоколами когерентности кэша .

Аппаратная реализация

Кэш центрального процессора

Основная статья: Кэш процессора

В связи с ростом частоты, на которой функционируют процессоры, и повышением производительности подсистемы оперативной памяти (ОЗУ), узким местом вычислительной системы стал интерфейс передачи данных.

Кэш-память может давать значительный выигрыш в производительности в случае, когда тактовая частота ОЗУ значительно меньше тактовой частоты процессора. Ряд моделей процессоров обладают собственным кэшем для минимизации времени доступа к оперативной памяти (ОЗУ), которая медленнее, чем регистры (эти регистры и буферы ввода-вывода могут считаться кэшем нулевого уровня). Тактовая частота для кэш-памяти обычно ненамного меньше частоты ЦП.

В процессорах с поддержкой виртуальной адресации часто вводят небольшой быстродействующий буфер трансляций адресов (TLB). Его скорость важна, так как он опрашивается на каждом обращении в память.

Проблема синхронизации между различными кэшами (как одного, так и множества процессоров) решается когерентностью кэша.

Существует три варианта обмена информацией между кэш-памятью различных уровней, или, как говорят, кэш-архитектуры: инклюзивная, эксклюзивная и неэксклюзивная.

Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в различных уровнях кэша (предпочитает фирма AMD).

В неэксклюзивной кэши могут вести себя как угодно.

Уровни кэша

Кэш центрального процессора разделён на несколько уровней. Максимальное количество кэшей - четыре. В универсальном процессоре в настоящее время число уровней может достигать трёх. Кэш-память уровня N+1, как правило, больше по размеру и медленнее по скорости доступа и передаче данных, чем кэш-память уровня N.

Самым быстрым является кэш первого уровня - L1 cache (level 1 cache). По сути, он является неотъемлемой частью процессора, поскольку расположен на одном с ним кристалле и входит в состав функциональных блоков. В современных процессорах обычно L1 разделен на два кэша - кэш команд (инструкций) и кэш данных (Гарвардская архитектура). Большинство процессоров без L1 не могут функционировать. L1 работает на частоте процессора, и, в общем случае, обращение к нему может производиться каждый такт. Зачастую является возможным выполнять несколько операций чтения/записи одновременно.

Вторым по быстродействию является кэш второго уровня - L2 cache, который обычно, как и L1, расположен на одном кристалле с процессором. В ранних версиях процессоров L2 реализован в виде отдельного набора микросхем памяти на материнской плате. Объём L2 от 128 кбайт до 1−12 Мбайт. В современных многоядерных процессорах кэш второго уровня, находясь на том же кристалле, является памятью раздельного пользования - при общем объёме кэша в n Мбайт на каждое ядро приходится по n/c Мбайта, где c - количество ядер процессора.

Кэш третьего уровня наименее быстродействующий, но он может быть очень большим - более 24 Мбайт. L3 медленнее предыдущих кэшей, но всё равно значительно быстрее, чем оперативная память. В многопроцессорных системах находится в общем пользовании и предназначен для синхронизации данных различных L2.

Существует четвёртый уровень кэша, применение которого оправдано только для многопроцессорных высокопроизводительных серверов и мейнфреймов. Обычно он реализован отдельной микросхемой.

Ассоциативность кэша

Одна из фундаментальных характеристик кэш-памяти - уровень ассоциативности - отображает её логическую сегментацию, которая вызвана тем, что последовательный перебор всех строк кэша в поисках необходимых данных потребовал бы десятков тактов и свёл бы на нет весь выигрыш от использования встроенной в ЦП памяти. Поэтому ячейки ОЗУ жёстко привязываются к строкам кэш-памяти (в каждой строке могут быть данные из фиксированного набора адресов), что значительно сокращает время поиска.

При одинаковом объёме кэша схема с большей ассоциативностью будет наименее быстрой, но наиболее эффективной (после четырёхпотоковой реализации прирост «удельной эффективности» на один поток растет мало).

Кэширование внешних накопителей

Многие периферийные устройства хранения данных используют внутренний кэш для ускорения работы, в частности, жёсткие диски используют кэш-память от 1 до 64 Мбайт (модели с поддержкой NCQ/TCQ используют её для хранения и обработки запросов), устройства чтения CD/DVD/BD-дисков также кэшируют прочитанную информацию для ускорения повторного обращения.

Операционная система также использует часть оперативной памяти в качестве кэша дисковых операций (например, для внешних устройств, не обладающих собственной кэш-памятью, в том числе жёстких дисков, flash-памяти и гибких дисков). Часто для кэширования жёстких дисков предоставляется вся свободная (не выделенная процессам) оперативная память.

Применение кэширования внешних накопителей обусловлено следующими факторами:

скорость доступа процессора к оперативной памяти в сотни и более раз больше, чем к памяти внешних накопителей;
производительность дисковых устройств хранения (жесткие, гибкие, оптические диски) максимальна при чтении-записи нескольких последовательно расположенных блоков и значительно уменьшается при одиночных запросах в разные места диска, что связано с инерцией механического привода головки.
крайне неравномерная частота обращения к различным блокам памяти внешних накопителей:
1. использование части блоков несколькими процессами одновременно, по чтению и записи (например, в базах данных)
2. очень частое чтение части блоков (индексные файлы, каталоги в файловой системе)
3. очень частая запись части блоков (файлы логов, журналов, баз данных; метаданные файловой системы).

При чтении кэш позволяет прочитать блок один раз, затем хранить одну копию блока в оперативной памяти для всех процессов и выдавать содержимое блока «мгновенно» (по сравнению с запросом к диску). Существует техника «предзапроса» - в фоновом режиме операционной системой считываются в кэш также несколько следующих блоков (после нужного).

При записи кэш позволяет сгруппировать короткие записи в более крупные, которые эффективнее обрабатываются накопителями, либо избежать записи промежуточных модификаций. При этом все промежуточные состояния блока видны процессам из оперативной памяти.

Кэширование внешних устройств хранения значительно увеличивает производительность системы за счёт оптимизации использования ввода-вывода. Преимуществом технологии является прозрачная (незаметная для программ) автоматическая оптимизация использования памяти-дисков при неизменности логики приложений, работающих с файлами.

Недостатком кэширования записи является промежуток времени между запросом на запись от программы и фактической записью блока на диск, а также изменение порядка выполнения записей, что может приводить к потерям информации или несогласованности структур при сбое питания или зависании системы. Данная проблема сглаживается принудительной периодической синхронизацией (записью изменённых строк кэша) и журналированием файловых систем.

Программная реализация

Политика записи при кэшировании

При чтении данных кэш-память даёт однозначный выигрыш в производительности. При записи данных выигрыш можно получить только ценой снижения надёжности. Поэтому в различных приложениях может быть выбрана та или иная политика записи кэш-памяти.

Существуют две основные политики записи кэш-памяти - сквозная запись (write-through) и отложенная запись (write-back):

Сквозная запись - запись производится непосредственно в основную память (и дублируется в кэш), то есть запись не кэшируется.
Отложенная запись - запись данных производится в кэш. Запись же в основную память производится позже (при вытеснении или по истечении времени), группируя в одной операции несколько операций записи в соседние ячейки. Технология обратной записи на некоторое время делает данные в основной памяти неактуальными, для самого ЦП эти неактуальности не заметны, но перед обращением к памяти другого ведущего системной шины (контроллера DMA, bus-master-устройства шины PCI) кэш должен быть записан в память принудительно. При использовании обратной записи в многопроцессорной системе кэши различных ЦП должны быть согласованы (или процессоры должны использовать одну кэш-память).

Алгоритм работы кэша с отложенной записью

Изначально все заголовки буферов помещаются в список свободных буферов. Если процесс намеревается прочитать или модифицировать блок, то он выполняет следующий алгоритм:

пытается найти в хеш-таблице заголовок буфера с заданным номером;
в случае, если полученный буфер занят, ждёт его освобождения;
в случае, если буфер не найден в хеш-таблице, берёт первый буфер из хвоста списка свободных;
в случае, если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения (см. ниже);
в случае, если полученный буфер помечен как «грязный», выполняет асинхронную запись содержимого буфера во внешнюю память.
удаляет буфер из хеш-таблицы, если он был помещён в неё;
помещает буфер в хеш-таблицу с новым номером.

Процесс читает данные в полученный буфер и освобождает его. В случае модификации процесс перед освобождением помечает буфер как «грязный». При освобождении буфер помещается в голову списка свободных буферов.

Таким образом:

если процесс прочитал некоторый блок в буфер, то велика вероятность, что другой процесс при чтении этого блока найдёт буфер в оперативной памяти;
запись данных во внешнюю память выполняется только тогда, когда не хватает «чистых» буферов, либо по запросу.

Алгоритм вытеснения

Основная статья: Алгоритмы кэширования

Если список свободных буферов пуст, то выполняется алгоритм вытеснения буфера. Алгоритм вытеснения существенно влияет на производительность кэша. Существуют следующие алгоритмы:

LRU (англ. Least Recently Used ) - вытесняется буфер, неиспользованный дольше всех;
MRU (англ. Most Recently Used ) - вытесняется последний использованный буфер;
LFU (англ. ) (англ. Least Frequently Used ) - вытесняется буфер, использованный реже всех;
ARC (англ. ) (англ. Adaptive Replacement Cache ) - алгоритм вытеснения, комбинирующий LRU и LFU, запатентованный IBM.

Применение того или иного алгоритма зависит от стратегии кэширования данных. LRU наиболее эффективен, если данные гарантированно будут повторно использованы в ближайшее время. MRU наиболее эффективен, если данные гарантированно не будут повторно использованы в ближайшее время. В случае, если приложение явно указывает стратегию кэширования для некоторого набора данных, то кэш будет функционировать наиболее эффективно.

Кэширование, выполняемое операционной системой

Кэш оперативной памяти состоит из следующих элементов:

набор страниц оперативной памяти, разделённых на буферы, равные по длине блоку данных соответствующего устройства внешней памяти;
набор заголовков буферов, описывающих состояние соответствующего буфера;
хеш-таблицы, содержащей соответствие номера блока заголовку;
списки свободных буферов.

Кэширование интернет-страниц

В процессе передачи информации по сети может использоваться кэширование интернет-страниц - процесс сохранения часто запрашиваемых документов на (промежуточных) прокси-серверах или машине пользователя, с целью предотвращения их постоянной загрузки с сервера-источника и уменьшения трафика. Таким образом, информация перемещается ближе к пользователю. Управление кэшированием осуществляется при помощи HTTP-заголовков.

Как вариант, кэширование веб-страниц может осуществляться с помощью CMS конкретного сайта для снижения нагрузки на сервер при большой посещаемости. Кэширование может производиться как в память, так и в файловый кэш. Недостаток кэширования заключается в том, что изменения, внесенные на одном браузере, могут не сразу отражаться в другом браузере, в котором данные берутся из кэш-памяти.

Кэширование результатов работы

Что такое кэш-память? Что такое кэш для "Андроид"

Что такое кэш-память?

Что такое кэш компьютера?

Пример работы

Кэш браузера

Кэш для игр на "Андроид"

Что значит "очистить кэш"?

Зачем чистить кэш?

$. Средства кэширования

В начале этой главы обсуждается, что представляют из себя средства кэширования современных микропроцессоров. Далее рассматриваются разнообразные схемы построений кэшей данных, таблиц TLBиVHPT. А в заключении рассматриваются инструменты управления кэшированием.

$.1 Средства кэширования современных микропроцессоров

В переводе слово кэш (cache) означает «кошелек», «тайный склад», «тайник» («заначка»). Характеристика таинственности проистекает из того, что все средства кэширования прозрачны для программы – программа не видит, проходит ли информация через них или нет. К средствам кэширования относятся: до трех уровней кэша инструкций и данных (L1Cache,L2CacheиL3Cache), кэш трассировки (TC –TraceCache), буферы ассоциативной трансляции (TLB –TranslationLook-asideBuffer) блока страничной переадресации, таблица виртуальных хэш страниц (VHPT –VirtualHashPageTable) и буферы записи.

Программа - потребитель информации

Основная память – не быстрая, но дешёвая

Рис.$.0. Место средств кэширования в процедуре обработке информации.

Средства кэширования является дополнительным быстродействующим хранилищем копий блоков информации из основной памяти, вероятность обращения к которым в ближайшее время велика (рис.$.0). Они не добавляют адресуемой области памяти, программа не может обратиться к ним явно, но операционная система имеет инструменты управления средствами кэширования.

$.1. Принципы кэширования памяти

В компьютерах, основная память реализуется на относительно медленной динамической памяти (DRAM), обращение к ней приводит к простою процессора – появляются такты ожидания (waitstates). Статическая память (SRAM), построенная, как и процессор, на транзисторных ячейках, по своей природе способна догнать современные процессоры по быстродействию и сделать ненужными такты ожидания (или хотя бы сократить их количество). Кроме того, доступ к основной памяти (расположенной вне процессора) происходит через системную шину, скоростные возможности которой существенно ограничены. Есть и другие ограничения препятствующие тому, чтобы сделать всю память быстродействующей:

чем быстрее память, тем она дороже (причем зависимость экспоненциальная),

чем быстрее память, тем она больше выделяет тепла, а значит, её следует снабжать специальными средствами теплоотвода и располагать подальше от накаляющегося во время работы микропроцессора,

чем быстрее работает шина связи, тем короче она должна быть (из-за взаимных наводок и по причине ограниченности скорости света).

Разумным компромиссом для построения экономичных и производительных систем явился иерархический способ организации оперативной памяти. Идея заключается в следующем сочетании:

основная память большого объема работает относительно медленно и связана с процессором относительно медленной общей шиной,

внешняя кэш-память третьего уровня (L3) существенно меньше, но работает быстрее и связана с процессором более быстрой шиной,

расположенная внутри процессора, кэш-память второго уровня (L2), она еще меньше, но работает почти на частоте процессора и достаточно быстро,

быстродействующая маленькая кэш-память первого уровня (L1), она тесно интегрирована в процессор.

Кэш не может хранить копию всей основной памяти, поскольку его объем во много раз меньше основной памяти. Он хранит лишь ограниченное количество блоков данных и каталог (cachedirectory) – список их текущего соответствия областям основной памяти. Кроме того, кэшироваться может не вся память, доступная процессору (либо из-за того, что так построен кэш данного уровня, либо потому, что так задано операционной системой).

При каждом обращении к памяти контроллер кэш-памяти по каталогу проверяет, есть ли действительная копия затребованных данных в кэше. Если она там есть, то это случай кэш-попадания (cachehit), и данные берутся из кэш-памяти. Если действительной копии там нет, это случайкэш-промаха (cachemiss), и данные берутся из основной памяти. В соответствии с алгоритмом кэширования блок данных, считанный из основной памяти, при определенных условиях заместит один из блоков кэша. От интеллектуальности алгоритма замещения зависит процент попаданий и, следовательно, эффективность кэширования. Поиск блока в списке должен производиться достаточно быстро, чтобы «задумчивостью» в принятии решения не свести на нет выигрыш от применения быстродействующей памяти. Обращение к основной памяти может начинаться одновременно с поиском в каталоге, а в случае попадания - прерываться (архитектураLook-aside). Это экономит время, но лишние обращения к основной памяти ведут к увеличению энергопотребления. Другой вариант: обращение к внешней памяти начинается только после фиксации промаха (архитектураLookThrough), при этом теряется, по крайней мере, один такт процессора, зато экономится энергия.

В современных компьютерах кэш обычно строится по двухуровневой схеме. Кэш первого уровня (L1Cache) встроен во все процессоры 486+; это внутреннийкэш. Объем этого кэша невелик (8-32 Кбайт). Чтобы повысить производительность, для данных и команд часто используется раздельный кэш (так называемая Гарвардская архитектура – противоположность Принстонской, использующей общую память для команд и данных). Кэш второго уровня (L2Cache) для процессоров 486 иPentiumявляется внешним (устанавливается на системной плате), а уP6+ располагается в одной упаковке с ядром и подключается к специальной внутренней шине процессора.

Кэш-контроллер должен обеспечивать когерентность (coherency) – согласованность данных кэш-памяти обоих уровней с данными в основной памяти, при том условии, что обращение к этим данным может производиться не только процессором, но и другими активными (busmaster) адаптерами, подключенными к шинам (PCI,VLB,ISAи т. д.). Следует также учесть, что процессоров может быть несколько, и у каждого может быть свой внутренний кэш.

Контроллер кэша оперирует строками (cacheline) фиксированной длины. Строка может хранить копию блока основной памяти, размер которого, естественно, совпадает с длиной строки. С каждой строкой кэша связана информация об адресе скопированного в нее блока основной памяти и ее состоянии. Строка может бытьдействительной (valid) – это означает, что в текущий момент времени она достоверно отражает соответствующий блок основной памяти, или недействительной. Информация о том, какой именно блок занимает данную строку (т.е. старшая часть адреса или номер страницы), и о её состоянии называетсятегом (tag) и хранится в связанной с данной строкой ячейке специальнойпамяти тегов (tagRAM). В операциях обмена с основной памятью обычно строка участвует целиком (несекторированный кэш), для процессоров 486 и выше длина строки совпадает с объемом данных, передаваемых за один пакетный цикл (для 486 - это 4х4=16 байт, дляPentium- 4х8=32 байт). Возможен и вариант секторированного (sectored) кэша, при котором одна строка содержит несколько смежных ячеек –секторов ,размер которых соответствует минимальной порции обмена данных кэша с основной памятью. При этом в записи каталога, соответствующей каждой строке, должны храниться биты действительности для каждого сектора данной строки. Секторирование позволяет экономить память, необходимую для хранения каталога при увеличении объема кэша, поскольку большее количество бит каталога отводится под тег, и выгоднее использовать дополнительные биты действительности, чем увеличивать глубину индекса (количество элементов) каталога.

Строки кэша под отображение блока памяти выделяются при промахах операций чтения, в P6 строки заполняются и при записи. Запись блока, не имеющего копии в кэше, производится в основную память (для повышения быстродействия запись может производиться через буфер отложенной записи). Поведение кэш-контроллера при операции записи в память, когда копия затребованной области находится в некоторой строке кэша, определяется его алгоритмом, или политикой записи(WritePolicy). Существуют две основных политики записи данных из кэша в основную память:сквозная запись WT (WriteThrough) иобратная (отложенная) запись WB (WriteBack).

Политика WT предусматривает одновременное выполнение каждой операции записи (даже однобайтной), попадающей в кэшированный блок, в строку кэша и в основную память. При этом процессору при каждой операции записи придется выполнять относительно длительную запись в основную память. Алгоритм достаточно прост в реализации и легко обеспечивает целостность данных за счет постоянного совпадения копий данных в кэше и основной памяти. Для него не нужно хранить признаки присутствия и модифицированности – вполне достаточно только информации тега (при этом считается, что любая строка всегда отражает какой-либо блок, а какой именно – указывает тег). Но эта простота оборачивается низкой эффективностью записи. Существуют варианты этого алгоритма с применением отложенной буферизованной записи, при которой данные в основную память переписываются через FIFO-буфер во время свободных тактов шины.

Политика WB позволяет уменьшить количество операций записи на шине основной памяти. Если блок памяти, в который должна производиться запись, отображен в кэше, то физическая запись сначала будет произведена в эту действительную строку кэша, которая отмечается какгрязная (dirty), или модифицированная, то есть требующая выгрузки в основную память. Только после этой выгрузки (записи в основную память) строка станетчистой (clean), и ее можно будет использовать для кэширования других блоков без потери целостности данных. В основную память данные переписываются только целой строкой. Эта выгрузка контроллером может откладываться до наступления крайней необходимости (обращение к кэшированной памяти другим абонентом, замещение в кэше новыми данными) или выполняться в свободное время после модификации всей строки. Данный алгоритм сложнее в реализации, но существенно эффективнее, чем WT. Поддержка системной платой кэширования с обратной записью требует обработки дополнительных интерфейсных сигналов для выгрузки модифицированных строк в основную память, если к этой области производится обращение со стороны таких контроллеров шины, как другие процессоры, графические адаптеры, контроллеры дисков, сетевые адаптеры и т.п.

В зависимости от способа определения взаимного соответствия строки кэша и области основной памяти различают три архитектуры кэш-памяти: кэш прямого отображения (direct-mappedcache),полностью ассоциативный кэш (fullyassociativecache) и их комбинация–наборно-ассоциативный кэш (set-associativecache).

Что значит кэшировано

что значит кэшировано? кэшировано1700мб (показывает в диспечере задач) это много? мало? плохо? хорошо? на компе 4 гб стоит если что. объяснять попроще если можно))

Сергей сманьков

В данном случае это объем оперативной памяти который размещен в файле подкачки. Это не плохо, но с винчестера обмен данными происходит медленнее чем с физической памяти.
Попробуйте совсем отключить файл подкачки, проверьте будет ли быстрее работать. Но если отключить его то рискуете не поиграть в некоторые игры, потом можно просто вернуть как было.

Serafim benzak

Разумеется. Свободная память совершенно бесполезна. Отсюда общее правило: чем меньше свободной памяти - тем лучше. Подумайте сами. Если память свободна, значит она не используется. А проку от чего-то, что не используется, нет никакого. Поэтому любая нормальная операционная система старается свободной памяти не оставлять. Сколько бы её ни было (хоть терабайт), она вся будет со временем использована. При этом, исполняющиеся в данный момент процессы, могут занимать только небольшую часть этой памяти. Для большинства процессов, объем, который они занимают, от объема ОЗУ вообще не зависит, однако некоторые, такие как браузеры, при запуске на системах с большим объемом памяти, запрашивают для себя память у системы с запасом. Чтобы иметь возможность хранить в ОЗУ большее количество открытых страниц и мультимедийных данных.
Естественно, возникает вопрос: куда система распределяет остальную память? Ответ прост. На буферы и кэш (часто встречается ошибочный вариант написания "буфера").
Для чего нужны буферы? Чтобы ускорить операции записи (обычно на диск). Если Вы даете команду скопировать файл, он читается и помещается в буфер отложенной записи. А Вам сообщается, что команда выполнена (хотя на самом деле ничего еще не записано) и Вы можете продолжать работу. С определенной периодичностью, составляющую в Linux по умолчанию 10 секунд, хотя можно задать любую, буферы сбрасываются на диск.
Или буферы сбрасываются раньше, при достижении ими определенного размера. Это тоже понятно. Допустим, у Вас два HDD и Вы хотите переместить ОГРОМНЫЙ файл с первого на второй.
Чтение традиционно более быстрая операция, чем запись, поэтому при бесконечном буфере у Вас файл будет прочитан в него задолго до того, как содержимое буфера окажется записано на второй диск.
Программа, получив от операционной системы сообщение об успешном копировании файла (которое выдается после окончания чтения файла в буфер), со спокойной совестью удаляет оригинал, который больше не нужен, раз у Вас есть копия. И в этот момент электрик дергает рубильник....
Итак, чтобы минимизировать возможные потери, размеры буферов ограничены.
Как использовать оставшуюся память? Да очень просто! В тот момент, когда Вы читаете какой-то файл с диска, его копия сохраняется в кэш-памяти. Поэтому повторное чтение того же файла происходит мгновенно.
Мало того. Если операционная система поддерживает технологию "execute in place", при запуске программы на выполнение не нужно тратить время на копирование команд и данных процесса в оперативную память. Управление передается непосредственно файлу на диске. Без считывания его в ОЗУ. Действительно, зачем два раза выполнять одну и ту же работу? Ведь при обращении к файлу он в любом случае окажется в кэше. А кэш - это и есть ОЗУ.
Какой размер операционная система выделяет под кэш? Ответ прост: всю, которую найдет.
Если память понадобится процессу, система просто отдаст ему кусок памяти занятой кэшем. Эта операция выполняется крайне быстро, но, тем не менее, операционная система учитывает, что могут существовать программы, которые будут требовать у неё память десятки тысяч раз в секунду. Понятно, что таким образом можно запрашивать только очень маленькие объемы. Даже если просить, скажем, всего один мегабайт, то за десять тысяч запросов объем вырастет до величин, бОльших объема физически установленного ОЗУ на большинстве домашних компьютеров.
Поэтому, для удовлетворения таких (частых, но мелких) запросов достаточно зарезервировать пару процентов ОЗУ и не больше.

Кэшировано что означает

Добрая душа

Кэшировано -- объем оперативной памяти, который не используется запущенными программами, занятый кэшированными данными с диска. Это ускоряет процесс запуска программ и открытия документов. При необходимости это память освобождается.
КЭШ-это хранилище, содержащее данные, которые наиболее часто используются в работе. Кэш может быть и у жесткого диска, и у процессора, и у браузера. Для сравнения: собираясь ремонтировать плату, я кладу рядом с собой, на коврик справа, паяльник, отвертку и пинцет, ибо знаю, что они нужны в первую очередь. Остальные инструменты лежат на полу в ящике. Я их достаю по мере надобности. Так вот мой коврик справа и есть КЭШ. Система тоже знает, какие файлы или данные ей понадобятся в первую очередь и при загрузке помещает их в кэш.