Cache memória vs virtuális memória
A gyorsítótár és a virtuális memória közötti különbség a kettő felhasználási céljában és a fizikai létezésben van. A gyorsítótár egy olyan memóriatípus, amelyet a fő memória elérési idejének javítására használnak. A CPU és a fő memória között helyezkedik el, és több szintű gyorsítótár is lehet, például L1, L2 és L3. A cache memóriához használt hardver típusa sokkal drágább, mint a főmemóriához használt RAM (Random Access Memory), mivel a gyorsítótár sokkal gyorsabb. Emiatt a cache memória kapacitása nagyon kicsi. A virtuális memória egy memóriakezelési technika, amelyet a RAM (főmemória) hatékony felhasználására használnak, miközben minden program számára külön memóriaterületet biztosítanak, amely még nagyobb, mint a tényleges fizikai RAM (fő memória) kapacitása. Itt a merevlemez a memória bővítésére szolgál. A fizikai RAM-ban lévő elemek oda-vissza átvitelre kerülnek a merevlemezzel.
Mi az a gyorsítótár?
A gyorsítótár memória egyfajta memória, amely a CPU (Central Processing Unit) és a RAM (Random Access memória) között helyezkedik el. A cache memória célja, hogy csökkentse a CPU memória hozzáférési idejét a RAM-ból. A cache memória sokkal gyorsabb, mint a RAM. Tehát a gyorsítótár hozzáférési ideje sokkal rövidebb, mint a RAM elérési ideje. A gyorsítótárhoz használt memória költsége azonban sokkal magasabb, mint a RAM-hoz használt memória költsége, ezért a cache memória kapacitása nagyon kicsi. A cache memóriához használt memória típusát SRAM-nak (Static Random Access Memory) hívják.
Amikor a CPU hozzá akar férni a memóriához, először ellenőrzi, hogy az, amire szüksége van, a gyorsítótárban van-e. Ha igen, akkor a legkisebb késleltetéssel hozzáférhetne. Ha nem a gyorsítótárban található, akkor a kért tartalom a RAM-ból a gyorsítótárba másolódik, és csak a CPU fogja elérni azt a gyorsítótárból. Itt a gyorsítótárból történő tartalom másolásakor nem csak a kért memóriacímen lévő tartalom, hanem a közeli tartalom is a gyorsítótárba másolódik. Így a következő alkalommal nagy a valószínűsége annak, hogy gyorsítótár-találat fordul elő, mivel a legtöbb számítógépes program legtöbbször közeli vagy utoljára elért adatokhoz fér hozzá. Tehát a gyorsítótár miatt az átlagos memória késleltetés csökken.
A CPU-ban háromféle gyorsítótár létezik: az utasítás-gyorsítótár a programutasítások tárolására, az adatgyorsítótár az adatelemek tárolására, és a fordítási félreeső puffer a memórialeképezések tárolására. Az adatgyorsítótárhoz általában többszintű gyorsítótárak vannak. Azaz több gyorsítótár létezik, mint L1, L2 és L3. Az L1 gyorsítótár a leggyorsabb, de a legkisebb gyorsítótár, amely a legközelebb van a CPU-hoz. Az L2 gyorsítótár lassabb, mint az L1, de nagyobb, mint az L1, és az L1 gyorsítótár után található. Ennek a hierarchiának köszönhetően jobb átlagos memóriaelérési idő érhető el kevesebb költséggel.
Mi az a virtuális memória?
A virtuális memória a számítógépes rendszerekben használt memóriakezelési technika. Nincs virtuális memóriának nevezett hardver, de ez egy olyan koncepció, amely a RAM-ot és a merevlemezt használja virtuális címtér biztosítására a programok számára. Először a RAM-ot lapoknak nevezett darabokra osztják, és ezeket fizikai memóriacímekkel azonosítják. A merevlemezen egy speciális rész van lefoglalva, ahol ezt Linuxban swap-nak, Windowsban pedig oldalfájlnak hívják. A program indításakor egy virtuális címteret kap, amely akár nagyobb is lehet, mint a tényleges fizikai memória. A virtuális memóriaterületet lapoknak nevezett darabokra is osztják, és ezek a virtuális memórialapok mindegyike leképezhető egy fizikai oldalra. Az old altábla nevű tábla nyomon követi ezt a leképezést. Amikor a fizikai memóriában elfogy a hely, akkor bizonyos fizikai oldalak a merevlemez erre a speciális részére kerülnek. Ha a merevlemezre betolt bármely oldalra ismét szükség van, az a fizikai memóriába kerül úgy, hogy a fizikai memóriából egy másik kiválasztott old alt helyez a merevlemezre.
Mi a különbség a gyorsítótár és a virtuális memória között?
• A gyorsítótár memória egyfajta memória, amelyet a fő memória elérési idejének javítására használnak. Ez egy gyorsabb memóriatípus, amely a CPU és a RAM között helyezkedik el, hogy csökkentse az átlagos memóriaelérési késleltetést. A virtuális memória egy olyan memóriakezelési módszer, amely lehetővé teszi a programok számára, hogy saját virtuális memóriaterületet kapjanak, amely még nagyobb, mint a tényleges fizikai RAM.
• A gyorsítótár a hardveres memória egy fajtája, amely fizikailag is létezik. Másrészt nincs virtuális memória nevű hardver, mivel ez egy olyan koncepció, amely RAM-ot, merevlemezt, memóriakezelő egységet és szoftvert használ a virtuális típusú memória biztosítására.
• A gyorsítótár-memória kezelését teljes mértékben hardver végzi. A virtuális memóriát az operációs rendszer (szoftver) kezeli.
• A gyorsítótár a RAM és a processzor között helyezkedik el. Az adatátvitel magában foglalja a RAM-ot, a gyorsítótárat és a processzort. A virtuális memória ezzel szemben magában foglalja az adatátvitelt a RAM és a merevlemez között.
• A gyorsítótárak kis méretűek, például kilobájt vagy megabájt. Ezzel szemben a virtuális memória hatalmas méreteket foglal magában, amelyek gigabájtot vesznek igénybe.
• A virtuális memória adatstruktúrákat foglal magában, például old altáblázatokat, amelyek a fizikai memória és a virtuális memória közötti leképezést tárolják. Az ilyen típusú adatszerkezetek azonban nem szükségesek a gyorsítótárhoz.
Összefoglaló:
Cache memória vs virtuális memória
A gyorsítótár a fő memória elérési idejének javítására szolgál, míg a virtuális memória memóriakezelési módszer. A gyorsítótár valódi hardver, de nincs virtuális memória nevű hardver. A RAM, a merevlemez és különféle egyéb hardverek az operációs rendszerrel együtt létrehozzák a virtuális memóriának nevezett koncepciót, amely nagy és elszigetelt virtuális memóriaterületeket biztosít az egyes programok számára. A cache-memória tartalmát hardver, míg a virtuális memória tartalmát az operációs rendszer kezeli.
