Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της μνήμης RAM και της προσωρινής μνήμης;

Εάν είστε λάτρης της τεχνολογίας, ίσως έχετε ακούσει για τις κρυφές μνήμες και τον τρόπο με τον οποίο λειτουργούν με τη μνήμη RAM του συστήματός σας για να το κάνετε πιο γρήγορο. Έχετε αναρωτηθεί όμως ποτέ τι είναι η κρυφή μνήμη και σε τι διαφέρει από τη μνήμη RAM;

Λοιπόν, αν έχετε, είστε στο σωστό μέρος γιατί θα εξετάσουμε όλα όσα διαφοροποιούν τη μνήμη cache από τη μνήμη RAM.

Γνωρίστε τα συστήματα μνήμης στον υπολογιστή σας

Πριν αρχίσουμε να συγκρίνουμε τη μνήμη RAM με την προσωρινή μνήμη, είναι σημαντικό να κατανοήσουμε πώς είναι σχεδιασμένο το σύστημα μνήμης σε έναν υπολογιστή.

Βλέπετε, τόσο η RAM όσο και η κρυφή μνήμη είναι πτητικά συστήματα αποθήκευσης μνήμης. Αυτό σημαίνει ότι και τα δύο αυτά συστήματα αποθήκευσης μπορούν να αποθηκεύουν προσωρινά δεδομένα και λειτουργούν μόνο όταν τους παρέχεται ρεύμα. Επομένως, όταν απενεργοποιείτε τον υπολογιστή σας, διαγράφονται όλα τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη RAM και την προσωρινή μνήμη.

Εξαιτίας αυτού του λόγου, κάθε υπολογιστική συσκευή έχει δύο διαφορετικούς τύπους συστημάτων αποθήκευσης—δηλαδή, κύρια και δευτερεύουσα μνήμη. Οι μονάδες δίσκου είναι η δευτερεύουσα μνήμη σε ένα σύστημα υπολογιστή όπου αποθηκεύετε τα αρχεία σας, με δυνατότητα αποθήκευσης δεδομένων όταν το ρεύμα είναι απενεργοποιημένο. Από την άλλη πλευρά, τα συστήματα κύριας μνήμης παρέχουν δεδομένα στην CPU όταν είναι ενεργοποιημένη.

Αλλά γιατί να υπάρχει ένα σύστημα μνήμης στον υπολογιστή που δεν μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα όταν είναι απενεργοποιημένο; Λοιπόν, υπάρχει ένας μεγάλος λόγος για τον οποίο τα κύρια συστήματα αποθήκευσης είναι πεμπτουσίας για έναν υπολογιστή.

Βλέπετε, αν και η κύρια μνήμη στο σύστημά σας δεν μπορεί να αποθηκεύσει δεδομένα όταν δεν υπάρχει ρεύμα, είναι πολύ πιο γρήγορα σε σύγκριση με συστήματα δευτερεύουσας αποθήκευσης. Σχετικά με τους αριθμούς, Τα δευτερεύοντα συστήματα αποθήκευσης όπως οι SSD έχουν χρόνο πρόσβασης 50 μικροδευτερόλεπτα.

Αντίθετα, τα κύρια συστήματα μνήμης, όπως η μνήμη τυχαίας πρόσβασης, μπορούν να παρέχουν δεδομένα στην CPU κάθε 17 νανοδευτερόλεπτα. Επομένως, τα συστήματα πρωτογενούς μνήμης είναι σχεδόν 3.000 φορές πιο γρήγορα σε σύγκριση με συστήματα δευτερεύουσας αποθήκευσης.

Λόγω αυτής της διαφοράς στις ταχύτητες, τα συστήματα υπολογιστών διαθέτουν μια ιεραρχία μνήμης, η οποία επιτρέπει την παράδοση των δεδομένων στην CPU με εκπληκτικά γρήγορες ταχύτητες.

Εδώ είναι πώς τα δεδομένα μετακινούνται μέσω των συστημάτων μνήμης σε έναν σύγχρονο υπολογιστή.

• Δίσκοι αποθήκευσης (Δευτερεύουσα μνήμη): Αυτή η συσκευή μπορεί να αποθηκεύει δεδομένα μόνιμα, αλλά δεν είναι τόσο γρήγορη όσο η CPU. Εξαιτίας αυτού, η CPU δεν μπορεί να έχει πρόσβαση σε δεδομένα απευθείας από το δευτερεύον σύστημα αποθήκευσης.
• RAM (Πρωτεύουσα μνήμη): Αυτό το σύστημα αποθήκευσης είναι ταχύτερο από το δευτερεύον σύστημα αποθήκευσης, αλλά δεν μπορεί να αποθηκεύσει μόνιμα δεδομένα. Επομένως, όταν ανοίγετε ένα αρχείο στο σύστημά σας, αυτό μετακινείται από τον σκληρό δίσκο στη μνήμη RAM. Τούτου λεχθέντος, ακόμη και η μνήμη RAM δεν είναι αρκετά γρήγορη για την CPU.
• Προσωρινή μνήμη (Πρωτεύουσα μνήμη): Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, ένας συγκεκριμένος τύπος κύριας μνήμης, γνωστός ως προσωρινή μνήμη, είναι ενσωματωμένος στην CPU και είναι το ταχύτερο σύστημα μνήμης σε έναν υπολογιστή. Αυτό το σύστημα μνήμης χωρίζεται σε τρία μέρη, δηλαδή το L1, L2 και L3 cache. Επομένως, όλα τα δεδομένα που πρέπει να επεξεργαστούν από την CPU μετακινούνται από τον σκληρό δίσκο στη μνήμη RAM και στη συνέχεια στη μνήμη cache. Τούτου λεχθέντος, η CPU δεν μπορεί να έχει πρόσβαση σε δεδομένα απευθείας από τη μνήμη cache.
• Καταχωρητές CPU (Πρωτεύουσα μνήμη): Ο καταχωρητής CPU σε μια υπολογιστική συσκευή έχει μικρό μέγεθος και βασίζεται στην αρχιτεκτονική του επεξεργαστή. Αυτοί οι καταχωρητές μπορούν να χωρέσουν 32 ή 64 bit δεδομένων. Μόλις τα δεδομένα μετακινηθούν σε αυτούς τους καταχωρητές, η CPU μπορεί να έχει πρόσβαση σε αυτά και να εκτελέσει την εργασία.

Κατανόηση της μνήμης RAM και του τρόπου λειτουργίας της

Όπως εξηγήθηκε προηγουμένως, η μνήμη τυχαίας πρόσβασης σε μια συσκευή είναι υπεύθυνη για την αποθήκευση και την παροχή δεδομένων στην CPU για προγράμματα στον υπολογιστή. Για την αποθήκευση αυτών των δεδομένων, η μνήμη τυχαίας πρόσβασης χρησιμοποιεί μια δυναμική κυψέλη μνήμης (DRAM).

Αυτό το κελί δημιουργείται χρησιμοποιώντας έναν πυκνωτή και ένα τρανζίστορ. Ο πυκνωτής σε αυτή τη διάταξη χρησιμοποιείται για την αποθήκευση φορτίου και με βάση την κατάσταση φόρτισης του πυκνωτή. το κελί μνήμης μπορεί να κρατήσει είτε 1 είτε 0.

Εάν ο πυκνωτής είναι πλήρως φορτισμένος, λέγεται ότι αποθηκεύει ένα 1. Από την άλλη πλευρά, όταν αποφορτιστεί, λέγεται ότι αποθηκεύει το 0. Αν και η κυψέλη DRAM είναι ικανή να αποθηκεύει φορτίσεις, αυτή η σχεδίαση μνήμης συνοδεύεται από ελαττώματα.

Βλέπετε, καθώς η RAM χρησιμοποιεί πυκνωτές για να αποθηκεύσει τη φόρτιση, τείνει να χάσει τη φόρτιση που έχει αποθηκεύσει σε αυτήν. Λόγω αυτού, τα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στη μνήμη RAM μπορούν να χαθούν. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, η φόρτιση που είναι αποθηκευμένη στους πυκνωτές ανανεώνεται με χρήση ενισχυτών αίσθησης, εμποδίζοντας τη RAM να χάσει τις αποθηκευμένες πληροφορίες.

Αν και αυτή η ανανέωση των χρεώσεων επιτρέπει στη μνήμη RAM να αποθηκεύει δεδομένα όταν ο υπολογιστής είναι ενεργοποιημένος, εισάγει λανθάνουσα κατάσταση στο σύστημα καθώς η RAM δεν μπορεί να μεταδώσει δεδομένα στην CPU όταν ανανεώνεται—επιβραδύνοντας το σύστημα κάτω.

Επιπλέον, η μνήμη RAM συνδέεται με τη μητρική πλακέτα, η οποία, με τη σειρά της, συνδέεται με την CPU χρησιμοποιώντας υποδοχές. Ως εκ τούτου, υπάρχει μια σημαντική απόσταση μεταξύ της μνήμης RAM και της CPU, η οποία αυξάνει τον χρόνο παράδοσης των δεδομένων στην CPU.

Για τους λόγους που αναφέρθηκαν παραπάνω, η RAM παρέχει δεδομένα στην CPU μόνο κάθε 17 νανοδευτερόλεπτα. Σε αυτή την ταχύτητα, η CPU δεν μπορεί να φτάσει στο μέγιστο της απόδοσής της. Αυτό συμβαίνει επειδή η CPU πρέπει να τροφοδοτείται με δεδομένα κάθε τέταρτο του νανοδευτερόλεπτου για να προσφέρει την καλύτερη απόδοση όταν λειτουργεί με συχνότητα turbo boost 4 Gigahertz.

Για να λύσουμε αυτό το πρόβλημα, έχουμε μνήμη cache, ένα άλλο σύστημα προσωρινής αποθήκευσης πολύ πιο γρήγορο από τη μνήμη RAM.

Επεξήγηση προσωρινής μνήμης

Τώρα που γνωρίζουμε τις προειδοποιήσεις που συνοδεύουν τη μνήμη RAM, μπορούμε να δούμε τη μνήμη cache και πώς επιλύει το πρόβλημα που συνοδεύει τη μνήμη RAM.

Πρώτα και κύρια, η προσωρινή μνήμη δεν υπάρχει στη μητρική πλακέτα. Αντίθετα, τοποθετείται στην ίδια την CPU. Λόγω αυτού, τα δεδομένα αποθηκεύονται πιο κοντά στην CPU—επιτρέποντάς της να έχει ταχύτερη πρόσβαση στα δεδομένα.

Επιπλέον, η προσωρινή μνήμη δεν αποθηκεύει δεδομένα για όλα τα προγράμματα που εκτελούνται στο σύστημά σας. Αντίθετα, διατηρεί μόνο δεδομένα που ζητούνται συχνά από την CPU. Λόγω αυτών των διαφορών, η κρυφή μνήμη μπορεί να στείλει δεδομένα στην CPU με εκπληκτικά γρήγορες ταχύτητες.

Επιπλέον, σε σύγκριση με τη μνήμη RAM, η κρυφή μνήμη χρησιμοποιεί στατικά κελιά (SRAM) για την αποθήκευση δεδομένων. Σε σύγκριση με τις δυναμικές κυψέλες, η στατική μνήμη δεν χρειάζεται ανανέωση, καθώς δεν χρησιμοποιούν πυκνωτές για την αποθήκευση φορτίων.

Αντίθετα, χρησιμοποιεί ένα σύνολο 6 τρανζίστορ για την αποθήκευση πληροφοριών. Λόγω της χρήσης τρανζίστορ, η στατική κυψέλη δεν χάνει φόρτιση με την πάροδο του χρόνου, επιτρέποντας στην κρυφή μνήμη να παρέχει δεδομένα στην CPU με πολύ μεγαλύτερες ταχύτητες.

Τούτου λεχθέντος, η μνήμη cache, επίσης, έχει τα ελαττώματα της. Πρώτον, είναι πολύ πιο δαπανηρό σε σύγκριση με τη μνήμη RAM. Επιπλέον, μια στατική κυψέλη RAM είναι πολύ μεγαλύτερη σε σύγκριση με μια DRAM, καθώς ένα σύνολο 6 τρανζίστορ χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενός bit πληροφοριών. Αυτό είναι σημαντικά μεγαλύτερο από τον σχεδιασμό ενός πυκνωτή της κυψέλης DRAM.

Λόγω αυτού, η πυκνότητα μνήμης της SRAM είναι πολύ χαμηλότερη και δεν είναι δυνατή η τοποθέτηση μιας μοναδικής SRAM με μεγάλο μέγεθος αποθήκευσης στο καλούπι της CPU. Επομένως, για να λυθεί αυτό το πρόβλημα, η κρυφή μνήμη χωρίζεται σε τρεις κατηγορίες, δηλαδή στην κρυφή μνήμη L1, L2 και L3, και τοποθετείται εντός και εκτός της CPU.

RAM vs. Προσωρινή μνήμη

Τώρα που έχουμε μια βασική κατανόηση της μνήμης RAM και της προσωρινής μνήμης, μπορούμε να δούμε πώς συγκρίνονται μεταξύ τους.

Η προσωρινή μνήμη είναι πολύ πιο γρήγορη από τη μνήμη RAM

Τόσο η RAM όσο και η κρυφή μνήμη είναι πτητικά συστήματα μνήμης, ωστόσο και τα δύο εξυπηρετούν ξεχωριστές εργασίες. Από τη μία πλευρά, η RAM αποθηκεύει τα προγράμματα που εκτελούνται στο σύστημά σας, ενώ η κρυφή μνήμη υποστηρίζει τη μνήμη RAM αποθηκεύοντας δεδομένα που χρησιμοποιούνται συχνά κοντά στη CPU, βελτιώνοντας την απόδοση.

Επομένως, εάν ψάχνετε για ένα σύστημα που προσφέρει εξαιρετική απόδοση, είναι απαραίτητο να δείτε τη μνήμη RAM και την προσωρινή μνήμη που συνοδεύει. Η εξαιρετική ισορροπία μεταξύ των δύο συστημάτων μνήμης είναι απαραίτητη για να αξιοποιήσετε στο έπακρο τον υπολογιστή σας.