hafeze Caching (دانلود رایگان)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : ۳ صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏۱
Caching
‏ ‏اگر تا کنون برای خود کامپیوتری تهیه‏ ‏ کرده باشید ، واژه ” Cache‏”‏ ‏ برای شما آشنا خواهد بود. کامپیوترهای جدید دارای Cache‏ از نوع L1‏ و L2‏ می باشند. شاید در هنگام خرید یک کامپیوتر از طرف دوستانتان توصیه هائی به شما شده باشد مثلا” : ” سعی کن از تراشه های Celeron‏ استفاده نکنی چون دارای Cache‏ نمی باشند! ”
Cache‏ یک مفهوم کامپیوتری است که‏ ‏ بر روی هر نوع کامپیوتر با یک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache‏ ، نرم افزارهای با قابلیت Cache‏ هارد دیسک و صفحات Cache‏ همه بنوعی از مفهوم Caching‏ استفاده می نمایند. ‏حافظه مجازی‏ که توسط ‏سیستم های عامل‏ ارائه می گردد نیز از مفهوم فوق استفاده می نماید.
‏مبانی‏ Caching‏
Caching‏ یک نکنولوژی استفاده شده برای‏ ‏ زیر سیستم های حافظه ، در کامپیوتر است . مهمترین هدف یک Cache‏ افزایش سرعت و عملکرد کامپیوتر بدون تحمیل هزینه های اضافی برای تهیه سیستم است . با استفاده از Cache‏ عملیات‏ ‏ کاربران با سرعت بیشتری انجام خواهد شد.
‏کتابداری را در نظر بگیرید که در یک کتابخانه مسئول تحویل کتاب به متقاضیان است . فرض کنید در سیستم فوق ( درخواست و تحویل کتاب ) از مفهوم Cache‏ استفاده نمی گردد. اولین متقاصی کتابی را درخواست می نماید( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقیما” کتاب مورد نظر‏ ‏ را از قفسه مربوطه ،بردارد)‏ ‏ ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پیدا‏ ‏ و در ادامه آن را تحویل متقاضی می نماید. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحویل می دهد. کتابدار، کتاب‏ ‏ تحویلی را مجددا” در‏ ‏ قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی یک متقاضی دیگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نماید ، کتابدار مجددا” می بایست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازیابی کتاب ، آن را در اختیار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحویل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضیان زیاد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از یافتن کتاب آن را در اختیار متقاضیان قرار دهد.‏ ‏ آیا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشید ؟
‏در پاسخ به سوال فوق می توان با ایجاد یک سیستم Cache‏ برای کتابدار ، کارآئی آن را افزایش داد. فرض کنید بخشی را با ظرفیت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزدیکی ) کتابدار آماده نمائیم . کتاب هائی که توسط متقاضیان برگردانده می شود، در بخش‏ ‏ فوق ذخیره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سیستم Cache‏ ایجاد شده برای کتابدار مجددا” دنبال می نمائیم . در ابتدای فعالیت روزانه‏ ‏ ، بخش Cache‏ خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولین متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نماید . کتابدار می بایست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختیار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحویل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجویل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحویلی را در بخش پیش بینی شده برای Cache‏ قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی دیگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نماید .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache‏ را جستجو و در صورت یافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحویل خواهد داد. در این حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه‏ ‏ نخواهد بود. در روش فوق زمان تحویل کتاب به متقاضی بهبود چشمگیری پیدا خواهد کرد. در صورتیکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache‏ کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به این اطمینان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache‏ موجود نمی باشد ( جستجو)‏ ‏ یکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache‏ به حداقل رساندن زمان جستجو‏ ‏ در Cache‏ ‏است .سخت افزارهای جدید ، زمان فوق را به صفر نزدیک کرده اند.‏ ‏ پس از حصول اطمینان از عدم وجود کتاب در بخش Cache‏ ، کتابدار می بایست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختیار متقاضی قرار دهد.
‏۲
‏با توجه به مثال فوق ، چندین نکته مهم در رابطه با Cache‏ استنباط می گردد:
‏- تکنولوژی Cache‏ ، استفاده از حافظه های سریع‏ ‏ ولی کوچک ، بمنظور افزایش سرعت یک حافظه کند ولی با حجم بالا است
‏- زمانیکه از Cache‏ استفاده می گردد ، در ابتدا می بایست محتویات آن بمنظور یافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآیند فوق را Cache hit‏ می گویند. در صورتیکه اطلاعات مورد نظر در Cache‏ موجود نباشند (Cache miss‏) ، کامپیوتر می بایست در انتظار تامین داده های خود از ‏حافظه اصلی‏ سیستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )
‏- اندازه Cache‏ محدود‏ ‏ بوده وسعی می گردد که ظرفیت فوق حتی المقدور زیاد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخیره سازی دیگر بسیار کم است .
‏- این امکان وجود خواهد داشت که از چندین لایه Cache‏ استفاده گردد.
‏ Cache‏ در کامپیوتر‏
‏کامپیوتر، ماشینی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خیلی کوچک اندازه گیری می گردد.زمانیکه ‏ریزپردازنده‏ ‏ قصد دستیابی به‏ ‏ حافظه اصلی را داشته باشد، می بایست مدت زمانی معادل ۶۰ نانوثانیه را برای این کار در نظر بگیرد. سرعت فوق بسیار بالا است ولی سرعت ریزپردازنده بمراتب بیشتر است . ریزپردازنده قادر به داشتن سیکل هائی به اندازه دو نانوثانیه است . تفاوت سرعت بین پردازنده و حافظه کاملا” مشهود بوده و قطعا” رضایت پردازنده در این خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بایست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد . انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفید وی کوچکترین تاوانی است که می بایست پردازنده پذیرای آن باشد.
‏بمنظور حل مشکل فوق ، فرض کنید از‏ ‏ یک نوع حاص حافظه،‏ ‏ با ظرفیت کم ولی با سرعت بالا ( ۳۰ نانوثانیه ) ، استفاده گردد . سرعت دستیابی به حافظه فوق دو مرتبه سریعتر نسبت به حافظه اصلی است .این نوع حافظه راL2 Cache‏ ‏ ‏ می نامند. فرض کنید از یک حافظه بمراتب سریعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقیما” با پردازنده اصلی درگیر نمود. سرعت دستیابی به حافظه فوق می بایست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .این نوع حافظه ها را L1 Cache‏ می گویند.
‏در کامپیوتر از زیرسیستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache‏ می توان در رابطه با اکثر زیر سیستمهای فوق استفاده تا کارآئی‏ ‏ آنان افزایش یابد. ‏ 
‏تکنولوژی Cache‏
‏یکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده این بخش خطور پیدا کند این است که ” چرا تمام حافظه کامپیوترها از نوع L1 Cache‏ نمی باشند تا دیگر ضرورتی به استفاده از Cache‏ وجود نداشته باشد؟” در پاسخ می بایست گفت که اشکالی ندارد وهمه چیز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قیمت کامپیوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت . ایده Cache‏ ، استفاده از یک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا( قیمت بالا) برای افزایش سرعت و کارآئی میزان زیادی حافظه‏ ‏ ولی با سرعت پایین ( قیمت ارزان ) است .
‏در طراحی یک کامپیوتر هدف فراهم کردن شرایط لازم برای فعالیت پردازنده با حداکثر توان و در سریعترین زمان است . یک تراشه ۵۰۰ مگاهرتزی ، در یک ثانیه پانصد میلیون مرتبه سیکل خود را خواهد داشت ( هر سیکل در دونانوثانیه ) . بدون استفاده از L1‏ و