Kuo skiriasi RAM ir talpyklos atmintis?

Jei esate technologijų entuziastas, galbūt girdėjote apie talpyklas ir apie tai, kaip jos veikia su jūsų sistemos RAM, kad ji būtų greitesnė. Bet ar kada susimąstėte, kas yra talpykla ir kuo ji skiriasi nuo RAM?

Na, jei turite, esate tinkamoje vietoje, nes mes pažvelgsime į viską, kas skiria talpyklą nuo RAM.

Susipažinkite su savo kompiuterio atminties sistemomis

Prieš pradedant lyginti RAM ir talpyklą, svarbu suprasti, kaip sukurta kompiuterio atminties sistema.

Matote, tiek RAM, tiek talpykla yra nepastovios atminties saugojimo sistemos. Tai reiškia, kad abi šios saugojimo sistemos gali laikinai saugoti duomenis ir veikti tik tada, kai joms tiekiamas maitinimas. Todėl išjungus kompiuterį visi RAM ir talpykloje saugomi duomenys ištrinami.

Dėl šios priežasties bet kuris kompiuterinis įrenginys turi dviejų skirtingų tipų saugojimo sistemas – pirminę ir antrinę atmintį. Diskai yra antrinė kompiuterio sistemos atmintis, kurioje išsaugomi failai, galintys saugoti duomenis, kai maitinimas išjungtas. Kita vertus, pirminės atminties sistemos įjungus duomenis tiekia CPU.

Bet kodėl kompiuteryje yra atminties sistema, kuri negali saugoti duomenų, kai ji išjungta? Na, yra didelė priežastis, kodėl pirminės saugojimo sistemos yra būtinos kompiuteriui.

Matote, nors pagrindinė jūsų sistemos atmintis negali saugoti duomenų, kai nėra energijos, jos yra daug greitesnės, palyginti su antrinėmis saugojimo sistemomis. Kalbant apie skaičius, antrinių saugojimo sistemų, tokių kaip SSD, prieigos laikas yra 50 mikrosekundžių.

Priešingai, pirminės atminties sistemos, tokios kaip laisvosios kreipties atmintis, gali pateikti duomenis į centrinį procesorių kas 17 nanosekundžių. Todėl pirminės atminties sistemos yra beveik 3000 kartų greitesnės, palyginti su antrinėmis saugojimo sistemomis.

Dėl šio greičio skirtumo kompiuterinėse sistemose įdiegta atminties hierarchija, kuri įgalina duomenis į centrinį procesorių pateikti stebėtinai dideliu greičiu.

Štai kaip duomenys juda per atminties sistemas šiuolaikiniame kompiuteryje.

• Atmintinės diskai (antrinė atmintis): Šis įrenginys gali nuolat saugoti duomenis, bet ne toks greitas kaip centrinis procesorius. Dėl šios priežasties CPU negali pasiekti duomenų tiesiai iš antrinės saugojimo sistemos.
• RAM (pirminė atmintis): Ši saugojimo sistema yra greitesnė nei antrinė saugojimo sistema, tačiau negali nuolat saugoti duomenų. Todėl, kai atidarote failą sistemoje, jis perkeliamas iš standžiojo disko į RAM. Beje, net RAM nėra pakankamai greita CPU.
• Talpykla (pirminė atmintis): Norint išspręsti šią problemą, į centrinį procesorių įdėta tam tikro tipo pirminė atmintis, vadinama talpyklos atmintimi, ir yra greičiausia kompiuterio atminties sistema. Ši atminties sistema yra padalinta į tris dalis, būtent L1, L2 ir L3 talpykla. Todėl visi duomenys, kuriuos turi apdoroti centrinis procesorius, perkeliami iš standžiojo disko į RAM, o tada į talpyklą. Tačiau CPU negali pasiekti duomenų tiesiai iš talpyklos.
• CPU registrai (pirminė atmintis): Skaičiavimo įrenginio procesoriaus registras yra nedidelio dydžio ir pagrįstas procesoriaus architektūra. Šiuose registruose gali būti 32 arba 64 bitų duomenų. Kai duomenys persikelia į šiuos registrus, centrinis procesorius gali juos pasiekti ir atlikti užduotį.

Suprasti RAM ir kaip ji veikia

Kaip paaiškinta anksčiau, įrenginio laisvosios kreipties atmintis yra atsakinga už duomenų saugojimą ir teikimą CPU kompiuterio programoms. Šiems duomenims saugoti laisvosios kreipties atmintis naudoja dinaminės atminties elementą (DRAM).

Ši ląstelė sukurta naudojant kondensatorių ir tranzistorių. Kondensatorius pagal šį išdėstymą naudojamas įkrovimui laikyti, atsižvelgiant į kondensatoriaus įkrovos būseną; atminties langelyje gali būti 1 arba 0.

Jei kondensatorius yra visiškai įkrautas, jis saugo 1. Kita vertus, kai jis iškraunamas, sakoma, kad jis saugo 0. Nors DRAM elementas gali saugoti įkrovimus, šis atminties dizainas turi trūkumų.

Matote, kadangi RAM naudoja kondensatorius įkrovimui laikyti, ji linkusi prarasti įkrovą, kurią joje saugojo. Dėl to RAM atmintyje saugomi duomenys gali būti prarasti. Siekiant išspręsti šią problemą, kondensatoriuose saugomas įkrovimas atnaujinamas naudojant jutimo stiprintuvus, neleidžiant RAM prarasti saugomos informacijos.

Nors šis mokesčių atnaujinimas leidžia RAM saugoti duomenis, kai kompiuteris įjungtas, ji pristato delsa sistemoje, nes RAM negali perduoti duomenų į centrinį procesorių, kai ji atnaujinama – tai sulėtina sistemos veikimą žemyn.

Be to, RAM yra prijungta prie pagrindinės plokštės, kuri, savo ruožtu, yra prijungta prie procesoriaus naudojant lizdus. Taigi tarp RAM ir procesoriaus yra didelis atstumas, o tai padidina duomenų pateikimo į CPU laiką.

Dėl aukščiau paminėtų priežasčių RAM duomenis į CPU pateikia tik kas 17 nanosekundžių. Tokiu greičiu CPU negali pasiekti didžiausio našumo. Taip yra todėl, kad CPU turi būti tiekiami duomenys kas ketvirtį nanosekundės, kad būtų užtikrintas geriausias našumas, kai jis veikia 4 gigahercų turbo padidinimo dažniu.

Norėdami išspręsti šią problemą, turime talpyklą, kitą laikinąją saugojimo sistemą, daug greitesnę nei RAM.

Paaiškinta talpyklos atmintis

Dabar, kai žinome apie įspėjimus, susijusius su RAM, galime pažvelgti į talpyklą ir kaip ji išsprendžia su RAM susijusią problemą.

Visų pirma, pagrindinėje plokštėje nėra talpyklos atminties. Vietoj to, jis dedamas ant paties procesoriaus. Dėl šios priežasties duomenys saugomi arčiau procesoriaus, todėl jis greičiau pasiekia duomenis.

Be to, talpykloje nėra visų sistemoje veikiančių programų duomenų. Vietoj to, jis saugo tik tuos duomenis, kurių dažnai prašo CPU. Dėl šių skirtumų talpykla gali siųsti duomenis į CPU stebėtinai dideliu greičiu.

Be to, lyginant su RAM, talpykloje duomenims saugoti naudojami statiniai langeliai (SRAM). Palyginti su dinaminiais elementais, statinės atminties nereikia atnaujinti, nes jose nenaudojami kondensatoriai įkrovimams saugoti.

Vietoj to, informacijai saugoti naudojamas 6 tranzistorių rinkinys. Dėl tranzistorių naudojimo statinis elementas laikui bėgant nepraranda įkrovos, todėl talpykla gali tiekti duomenis į centrinį procesorių daug didesniu greičiu.

Beje, talpyklos atmintis taip pat turi trūkumų. Viena vertus, tai yra daug brangesnė, palyginti su RAM. Be to, statinis RAM elementas yra daug didesnis, palyginti su DRAM, nes 6 tranzistorių rinkinys naudojamas vienam informacijos bitui saugoti. Tai yra daug didesnis nei DRAM elemento vieno kondensatoriaus dizainas.

Dėl šios priežasties SRAM atminties tankis yra daug mažesnis, o vienos didelės atminties talpos SRAM įdėti į procesoriaus diską neįmanoma. Todėl, norint išspręsti šią problemą, talpyklos atmintis yra padalinta į tris kategorijas, būtent L1, L2 ir L3 talpyklą, ir yra procesoriaus viduje ir išorėje.

RAM vs. Laikinoji atmintis

Dabar, kai turime pagrindinį supratimą apie RAM ir talpyklą, galime pažvelgti į jų palyginimą.

Talpyklos atmintis yra daug greitesnė nei RAM

Tiek RAM, tiek talpykla yra nepastovios atminties sistemos, tačiau abi atlieka išskirtines užduotis. Viena vertus, RAM saugo jūsų sistemoje veikiančias programas, o talpykla palaiko RAM, saugodama dažnai naudojamus duomenis šalia procesoriaus, o tai pagerina našumą.

Todėl, jei ieškote sistemos, kuri siūlo puikų našumą, būtina pažvelgti į RAM ir talpyklą. Puikus abiejų atminties sistemų balansas yra būtinas norint išnaudoti visas kompiuterio galimybes.