Cache Memory vs Virtual Memory
Η διαφορά μεταξύ κρυφής μνήμης και εικονικής μνήμης υπάρχει στον σκοπό για τον οποίο χρησιμοποιούνται αυτά τα δύο και στη φυσική ύπαρξη. Η προσωρινή μνήμη είναι ένας τύπος μνήμης που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση του χρόνου πρόσβασης της κύριας μνήμης. Βρίσκεται μεταξύ της CPU και της κύριας μνήμης και μπορεί να υπάρχουν πολλά επίπεδα κρυφής μνήμης όπως L1, L2 και L3. Ο τύπος υλικού που χρησιμοποιείται για την κρυφή μνήμη είναι πολύ πιο δαπανηρός από τη μνήμη RAM (Μνήμη Τυχαίας Προσπέλασης) που χρησιμοποιείται για την κύρια μνήμη, επειδή η κρυφή μνήμη είναι πολύ πιο γρήγορη. Για το λόγο αυτό, η χωρητικότητα της κρυφής μνήμης είναι πολύ μικρή. Η εικονική μνήμη είναι μια τεχνική διαχείρισης μνήμης που χρησιμοποιείται για την αποτελεσματική χρήση της RAM (κύριας μνήμης) παρέχοντας ταυτόχρονα ξεχωριστό χώρο μνήμης για κάθε πρόγραμμα που είναι ακόμη μεγαλύτερος από την πραγματική χωρητικότητα της φυσικής RAM (κύριας μνήμης). Εδώ ο σκληρός δίσκος χρησιμοποιείται για την επέκταση της μνήμης. Τα στοιχεία στη φυσική μνήμη RAM μεταφέρονται εμπρός και πίσω με τον σκληρό δίσκο.
Τι είναι η προσωρινή μνήμη;
Η προσωρινή μνήμη είναι ένας τύπος μνήμης που βρίσκεται μεταξύ της CPU (Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας) και της RAM (Μνήμη τυχαίας πρόσβασης). Ο σκοπός της κρυφής μνήμης είναι να μειώσει τον χρόνο πρόσβασης στη μνήμη της CPU από τη μνήμη RAM. Η κρυφή μνήμη είναι πολύ πιο γρήγορη από τη μνήμη RAM. Έτσι, ο χρόνος πρόσβασης στη μνήμη cache είναι πολύ μικρότερος από τον χρόνο πρόσβασης στη μνήμη RAM. Αλλά το κόστος της μνήμης που χρησιμοποιείται για την κρυφή μνήμη είναι πολύ υψηλότερο από το κόστος της μνήμης που χρησιμοποιείται για τη μνήμη RAM, και ως εκ τούτου, η χωρητικότητα της κρυφής μνήμης είναι πολύ μικρή. Ο τύπος της μνήμης που χρησιμοποιείται για την κρυφή μνήμη ονομάζεται SRAM (Στατική μνήμη τυχαίας πρόσβασης).
Όποτε η CPU θέλει να αποκτήσει πρόσβαση στη μνήμη, πρώτα ελέγχει εάν αυτό που χρειάζεται βρίσκεται στην κρυφή μνήμη. Εάν ναι, θα μπορούσε να έχει πρόσβαση σε αυτό με τη μικρότερη καθυστέρηση. Εάν δεν βρίσκεται στην κρυφή μνήμη, τότε το ζητούμενο περιεχόμενο θα αντιγραφεί από τη μνήμη RAM στην κρυφή μνήμη και στη συνέχεια μόνο η CPU θα έχει πρόσβαση σε αυτό από τη μνήμη cache. Εδώ, κατά την αντιγραφή περιεχομένου από την κρυφή μνήμη, όχι μόνο το περιεχόμενο στη ζητούμενη διεύθυνση μνήμης αλλά και το κοντινό περιεχόμενο αντιγράφεται στην κρυφή μνήμη. Έτσι, την επόμενη φορά υπάρχει μεγάλη πιθανότητα να συμβεί ένα χτύπημα της κρυφής μνήμης καθώς τα περισσότερα προγράμματα υπολογιστών έχουν πρόσβαση σε κοντινά δεδομένα ή στα δεδομένα τελευταίας πρόσβασης τις περισσότερες φορές. Έτσι, λόγω της προσωρινής μνήμης, ο μέσος χρόνος καθυστέρησης της μνήμης μειώνεται.
Στη CPU, υπάρχουν τρεις τύποι κρυφής μνήμης: η προσωρινή μνήμη εντολών για την αποθήκευση εντολών προγράμματος, η προσωρινή μνήμη δεδομένων για την αποθήκευση στοιχείων δεδομένων και η προσωρινή μνήμη μετάφρασης για την αποθήκευση αντιστοιχίσεων μνήμης. Για την κρυφή μνήμη δεδομένων, γενικά, υπάρχουν κρυφές μνήμες πολλαπλών επιπέδων. Δηλαδή, υπάρχουν αρκετές κρυφές μνήμες όπως L1, L2 και L3. Η κρυφή μνήμη L1 είναι η ταχύτερη αλλά μικρότερη κρυφή μνήμη που βρίσκεται πιο κοντά στην CPU. Η κρυφή μνήμη L2 είναι πιο αργή από την L1, αλλά μεγαλύτερη από την L1 και βρίσκεται μετά την κρυφή μνήμη L1. Λόγω αυτής της ιεραρχίας, μπορεί να επιτευχθεί καλύτερος μέσος χρόνος πρόσβασης στη μνήμη με λιγότερο κόστος.
Τι είναι η εικονική μνήμη;
Η εικονική μνήμη είναι μια τεχνική διαχείρισης μνήμης που χρησιμοποιείται σε συστήματα υπολογιστών. Δεν υπάρχει υλικό που ονομάζεται εικονική μνήμη, αλλά είναι μια ιδέα που χρησιμοποιεί τη μνήμη RAM και τον σκληρό δίσκο για να παρέχει έναν εικονικό χώρο διευθύνσεων για προγράμματα. Η πρώτη μνήμη RAM χωρίζεται σε κομμάτια που ονομάζονται σελίδες και αναγνωρίζονται από τις διευθύνσεις φυσικής μνήμης. Στον σκληρό δίσκο, δεσμεύεται ένα ειδικό τμήμα όπου, στο Linux, ονομάζεται swap και στα Windows ονομάζεται αρχείο σελίδας. Όταν ξεκινά ένα πρόγραμμα, του δίνεται ένας εικονικός χώρος διευθύνσεων που μπορεί να είναι ακόμη μεγαλύτερος από την πραγματική φυσική μνήμη. Ο χώρος εικονικής μνήμης χωρίζεται επίσης σε κομμάτια που ονομάζονται σελίδες και καθεμία από αυτήν τη σελίδα εικονικής μνήμης μπορεί να αντιστοιχιστεί σε μια φυσική σελίδα. Ο πίνακας που ονομάζεται πίνακας σελίδων παρακολουθεί αυτήν την αντιστοίχιση. Όταν η φυσική μνήμη εξαντληθεί, αυτό που γίνεται είναι, ορισμένες φυσικές σελίδες προωθούνται σε αυτό το ειδικό τμήμα του σκληρού δίσκου. Όταν χρειάζεται ξανά οποιαδήποτε σελίδα που προωθείται στον σκληρό δίσκο, μεταφέρεται στη φυσική μνήμη τοποθετώντας μια άλλη επιλεγμένη σελίδα από τη φυσική μνήμη στον σκληρό δίσκο.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της προσωρινής μνήμης και της εικονικής μνήμης;
• Η προσωρινή μνήμη είναι ένας τύπος μνήμης που χρησιμοποιείται για τη βελτίωση του χρόνου πρόσβασης στην κύρια μνήμη. Είναι ένας ταχύτερος τύπος μνήμης που βρίσκεται μεταξύ CPU και RAM για μείωση της μέσης καθυστέρησης πρόσβασης στη μνήμη. Η εικονική μνήμη είναι μια μέθοδος διαχείρισης μνήμης όπου είναι μια ιδέα που επιτρέπει στα προγράμματα να αποκτήσουν τον δικό τους χώρο εικονικής μνήμης, ο οποίος είναι ακόμη μεγαλύτερος από την πραγματική φυσική διαθέσιμη μνήμη RAM.
• Η προσωρινή μνήμη είναι ένας τύπος μνήμης υλικού που υπάρχει στην πραγματικότητα φυσικά. Από την άλλη πλευρά, δεν υπάρχει υλικό που ονομάζεται εικονική μνήμη, καθώς είναι μια ιδέα που χρησιμοποιεί RAM, σκληρό δίσκο, μονάδα διαχείρισης μνήμης και λογισμικό για να παρέχει έναν εικονικό τύπο μνήμης.
• Η διαχείριση της προσωρινής μνήμης γίνεται πλήρως από το υλικό. Η διαχείριση της εικονικής μνήμης γίνεται από το λειτουργικό σύστημα (λογισμικό).
• Η προσωρινή μνήμη βρίσκεται μεταξύ της RAM και του επεξεργαστή. Οι μεταφορές δεδομένων περιλαμβάνουν τη μνήμη RAM, την κρυφή μνήμη και τον επεξεργαστή. Η εικονική μνήμη, από την άλλη πλευρά, περιλαμβάνει μεταφορά δεδομένων μεταξύ RAM και σκληρού δίσκου.
• Οι μνήμες κρυφής μνήμης παίρνουν μικρά μεγέθη, όπως Kilobyte και Megabyte. Η εικονική μνήμη, από την άλλη πλευρά, περιλαμβάνει τεράστια μεγέθη που απαιτούν gigabyte.
• Η εικονική μνήμη περιλαμβάνει δομές δεδομένων, όπως πίνακες σελίδων που αποθηκεύουν αντιστοίχιση μεταξύ φυσικής μνήμης και εικονικής μνήμης. Αλλά αυτός ο τύπος δομών δεδομένων δεν είναι απαραίτητος για την κρυφή μνήμη.
Σύνοψη:
Cache Memory vs Virtual Memory
Η προσωρινή μνήμη χρησιμοποιείται για τη βελτίωση του χρόνου πρόσβασης στην κύρια μνήμη, ενώ η εικονική μνήμη είναι μια μέθοδος διαχείρισης μνήμης. Η προσωρινή μνήμη είναι ένα πραγματικό υλικό, αλλά δεν υπάρχει υλικό που ονομάζεται εικονική μνήμη. Η μνήμη RAM, ο σκληρός δίσκος και διάφορα άλλα υλικά μαζί με το λειτουργικό σύστημα παράγουν την έννοια που ονομάζεται εικονική μνήμη για την παροχή μεγάλων και απομονωμένων χώρων εικονικής μνήμης σε κάθε πρόγραμμα. Το περιεχόμενο στην κρυφή μνήμη διαχειρίζεται από υλικό, ενώ το περιεχόμενο στην εικονική μνήμη διαχειρίζεται το λειτουργικό σύστημα.
