Cachehukommelse vs. virtuel hukommelse
Forskellen mellem cache-hukommelse og virtuel hukommelse findes i det formål, som disse to bruges til, og i den fysiske eksistens. Cachehukommelse er en type hukommelse, der bruges til at forbedre adgangstiden til hovedhukommelsen. Den ligger mellem CPU'en og hovedhukommelsen, og der kan være flere niveauer af caches såsom L1, L2 og L3. Den type hardware, der bruges til cachehukommelse, er meget dyrere end RAM (Random Access Memory), der bruges til hovedhukommelsen, fordi cachehukommelsen er meget hurtigere. Af denne grund er cachehukommelsens kapacitet meget lille. Virtuel hukommelse er en hukommelseshåndteringsteknik, der bruges til effektivt at bruge RAM (hovedhukommelse), samtidig med at der gives en separat hukommelsesplads for hvert program, der er endnu større end den faktiske fysiske RAM-kapacitet (hovedhukommelse). Her bruges harddisken til at udvide hukommelsen. Elementerne i den fysiske RAM overføres frem og tilbage med harddisken.
Hvad er cachehukommelse?
Cachehukommelse er en type hukommelse, der ligger mellem CPU'en (Central Processing Unit) og RAM'en (Random Access memory). Formålet med cachehukommelse er at reducere hukommelsesadgangstiden for CPU'en fra RAM'en. Cachehukommelsen er meget hurtigere end RAM. Så adgangstiden på cachen er meget mindre end adgangstiden på RAM. Men omkostningerne ved hukommelse, der bruges til cache-hukommelse, er meget højere end omkostningerne ved hukommelse, der bruges til RAM, og derfor er kapaciteten af cache-hukommelse meget lille. Den type hukommelse, der bruges til cachehukommelse, kaldes SRAM (Static Random Access Memory).
Når CPU'en ønsker at få adgang til hukommelsen, kontrollerer den først, om det, den har brug for, ligger i cachehukommelsen. Hvis ja, ville den være i stand til at få adgang til den med den mindste latenstid. Hvis det ikke ligger i cachen, vil det anmodede indhold blive kopieret fra RAM til cachen, og derefter vil kun CPU'en få adgang til det fra cachen. Her, når der kopieres indhold fra cachen, bliver ikke kun indholdet i den anmodede hukommelsesadresse, men også det nærliggende indhold kopieret til cachen. Så næste gang er der stor sandsynlighed for, at et cache-hit opstår, da de fleste computerprogrammer tilgår data i nærheden eller sidst tilgåede data de fleste gange. Så på grund af cachen er den gennemsnitlige hukommelsesforsinkelse reduceret.
I CPU er der tre typer caches: Instruktionscache til lagring af programinstruktioner, Datacache til lagring af dataelementer og Translation Look-aside Buffer til lagring af hukommelseskort. For datacache er der generelt multi-level caches. Det vil sige, at der er flere caches som L1, L2 og L3. L1 cache er den hurtigste, men mindste cachehukommelse, der er tættest på CPU'en. L2-cachen er langsommere end L1, men større end L1 og ligger efter L1-cachen. På grund af dette hierarki kan en bedre gennemsnitlig hukommelsesadgangstid opnås til en lavere pris.
Hvad er virtuel hukommelse?
Virtuel hukommelse er en hukommelseshåndteringsteknik, der bruges i computersystemer. Der er ingen hardware kaldet virtuel hukommelse, men det er et koncept, der bruger RAM og harddisken til at give et virtuelt adresserum til programmer. Først opdeles RAM i bidder kaldet sider, og de identificeres af fysiske hukommelsesadresser. På harddisken er en særlig del reserveret, hvor det i Linux kaldes swap, og i Windows kaldes det en sidefil. Når et program startes, får det et virtuelt adresserum, der kan være endnu større end den faktiske fysiske hukommelse. Virtuel hukommelsesplads er også opdelt i bidder kaldet sider, og hver af denne virtuelle hukommelsesside kan tilknyttes en fysisk side. Tabellen kaldet sidetabel holder styr på denne kortlægning. Når den fysiske hukommelse løber tør for plads, gøres det, at visse fysiske sider skubbes til den særlige del på harddisken. Når en side, der er skubbet til harddisken, er nødvendig igen, bringes den til den fysiske hukommelse ved at lægge en anden valgt side fra den fysiske hukommelse til harddisken.
Hvad er forskellen mellem cachehukommelse og virtuel hukommelse?
• Cachehukommelse er en type hukommelse, der bruges til at forbedre adgangstiden til hovedhukommelsen. Det er en hurtigere type hukommelse, der ligger mellem CPU og RAM for at reducere den gennemsnitlige hukommelsesadgangsforsinkelse. Virtuel hukommelse er en hukommelseshåndteringsmetode, hvor det er et koncept, der lader programmer få sit eget virtuelle hukommelsesrum, som er endnu større end den rigtige fysiske RAM, der er til rådighed.
• Cachehukommelse er en type hardwarehukommelse, der faktisk eksisterer fysisk. På den anden side er der ingen hardware kaldet virtuel hukommelse, da det er et koncept, der bruger RAM, harddisk, hukommelsesstyringsenhed og software til at levere en virtuel type hukommelse.
• Cachehukommelseshåndtering udføres fuldt ud af hardware. Virtuel hukommelse administreres af operativsystemet (software).
• Cachehukommelsen ligger mellem RAM og processoren. Dataoverførsler involverer RAM, cachehukommelse og processoren. Virtuel hukommelse involverer på den anden side overførsel af data mellem RAM og harddisk.
• Cache-hukommelser tager små størrelser, såsom kilobyte og megabyte. Virtuel hukommelse involverer på den anden side enorme størrelser, der tager gigabyte.
• Virtuel hukommelse involverer datastrukturer såsom sidetabeller, der gemmer kortlægning mellem fysisk hukommelse og virtuel hukommelse. Men denne type datastrukturer er ikke nødvendige for cachehukommelse.
Oversigt:
Cachehukommelse vs. virtuel hukommelse
Cachehukommelse bruges til at forbedre adgangstiden til hovedhukommelsen, mens virtuel hukommelse er en hukommelseshåndteringsmetode. Cachehukommelse er en egentlig hardware, men der er ingen hardware kaldet virtuel hukommelse. RAM, harddisk og forskellig anden hardware producerer sammen med operativsystemet konceptet kaldet virtuel hukommelse for at give store og isolerede virtuelle hukommelsespladser til hvert program. Indholdet i cachehukommelsen administreres af hardware, mens indholdet i den virtuelle hukommelse administreres af operativsystemet.
