مخبأ
في مجال الكمبيوتر،ذاكرة التخزين المؤقت هي تخزين مؤقت.تُستخدم لتخزين البيانات التي يتم الوصول إليها بشكل متكرر أو تخزينها مؤقتًا عند تشغيل برنامج كمبيوتر لزيادة سرعة قراءة البيانات والوصول إليها. توجد ذاكرة التخزين المؤقت عادةً بين الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر (RAM) ووحدة المعالجة المركزية (CPU) لأن الذاكرة الرئيسية بطيئة نسبيًا وتحتاج وحدة المعالجة المركزية إلى الوصول إلى البيانات بسرعة لتنفيذ التعليمات.
المبدأ الأساسي لتشغيل ذاكرة التخزين المؤقت
المبدأ الأساسي لعمل ذاكرة التخزين المؤقت هو نسخ جزء من البيانات الموجودة في الذاكرة الرئيسية إلى ذاكرة تخزين مؤقتة أسرع ولكن أصغر حجمًا.حتى تتمكن وحدة المعالجة المركزية من الحصول على البيانات بشكل أسرع عند الحاجة إليها. عندما تحتاج وحدة المعالجة المركزية إلى الوصول إلى البيانات، فإنها تتحقق أولاً ما إذا كانت البيانات موجودة في ذاكرة التخزين المؤقت. إذا كانت موجودة (ضربة)، فيمكن قراءتها مباشرة من ذاكرة التخزين المؤقت، مما يتجنب تأخير القراءة من الذاكرة الرئيسية. إذا لم يكن موجودًا (خطأ)، فيجب تحميله من الذاكرة الرئيسية إلى ذاكرة التخزين المؤقت، وعادةً ما يتم استبدال بعض البيانات القديمة في ذاكرة التخزين المؤقت.
يؤدي وجود ذاكرة التخزين المؤقت إلى تقليل وقت الانتظار بشكل فعال عندما تقوم وحدة المعالجة المركزية بالوصول إلى البيانات.يحسن الأداء العام لجهاز الكمبيوتر الخاص بك.غالبًا ما يتم استخدام مستويات مختلفة من ذاكرة التخزين المؤقت (مثل ذاكرة التخزين المؤقت L1 وL2 وL3) في هياكل الكمبيوتر الحديثة. تختلف سرعات الوصول والقدرات لديهم وفقًا للمسافة من وحدة المعالجة المركزية وحجمها.
العلاقة بين ذاكرة التخزين المؤقت والحوسبة عالية الأداء
هناك علاقة وثيقة بين ذاكرة التخزين المؤقت والحوسبة عالية الأداء (HPC) لأن ذاكرة التخزين المؤقت هي تقنية رئيسية تستخدم في بنية الكمبيوتر لزيادة سرعة الوصول إلى البيانات، بينما تهدف الحوسبة عالية الأداء إلى تحقيق تنفيذ فعال لمهام الحوسبة من خلال الحوسبة المتوازية وهندسة الأجهزة المحسنة.
فيما يلي العلاقة بين Cache وHPC:
- تحسين الأداء: يتم استخدام ذاكرة التخزين المؤقت لتقليل زمن وصول وحدة المعالجة المركزية إلى الذاكرة الرئيسية وزيادة سرعة قراءة البيانات، وبالتالي تحسين الأداء العام للكمبيوتر. في الحوسبة عالية الأداء، يعد تحسين الأداء أمرًا بالغ الأهمية لأنه عادةً ما ينطوي على معالجة بيانات واسعة النطاق ومهام حوسبة معقدة.
- موقع البيانات:تتمتع التطبيقات في الحوسبة عالية الأداء عادةً بموقع بيانات جيد، أي أنها تميل إلى الوصول إلى البيانات المجاورة عدة مرات أثناء الحساب. تعمل ذاكرة التخزين المؤقت على تحسين موقع البيانات من خلال تخزين البيانات المطلوبة مؤقتًا، مما يساعد على استخدام موارد الحوسبة بكفاءة أكبر.
- الحوسبة المتوازية:أحد المفاهيم الأساسية للحوسبة عالية الأداء هو تسريع العمليات الحسابية من خلال المعالجة المتوازية. تعتبر تقنية التخزين المؤقت أيضًا ضرورية لدعم الحوسبة المتوازية لأن وحدات المعالجة المتعددة يمكنها مشاركة الوصول إلى نفس البيانات، كما يمكن للذاكرة المؤقتة توفير مسار وصول أسرع.
- تقليل متطلبات عرض النطاق الترددي للذاكرة:يحتاج HPC عادةً إلى معالجة كمية كبيرة من البيانات، ويساعد Cache في تقليل الوصول المتكرر إلى الذاكرة الرئيسية، وبالتالي تخفيف الضغط على نطاق الذاكرة. وهذا مهم بشكل خاص لمهام الحوسبة التي تتطلب كميات كبيرة من البيانات.
- مستوى الأجهزة: عادةً ما تتضمن ذاكرة التخزين المؤقت في بنية الكمبيوتر الحديثة هياكل هرمية متعددة المستويات (مثل ذاكرة التخزين المؤقت L1 وL2 وL3). في الحوسبة عالية الأداء، تم تصميم تسلسلات ذاكرة التخزين المؤقت هذه للعمل مع معالجات متعددة النواة وهندسة الحوسبة المتوازية لتوفير أداء حوسبة أكثر كفاءة.