hafeze Caching (دانلود رایگان)

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 3 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
Caching
‏ ‏اگر تا کنون برای خود کامپيوتری تهيه‏ ‏ کرده باشيد ، واژه ” Cache‏”‏ ‏ برای شما آشنا خواهد بود. کامپيوترهای جديد دارای Cache‏ از نوع L1‏ و L2‏ می باشند. شايد در هنگام خريد يک کامپيوتر از طرف دوستانتان توصيه هائی به شما شده باشد مثلا” : ” سعی کن از تراشه های Celeron‏ استفاده نکنی چون دارای Cache‏ نمی باشند! ”
Cache‏ يک مفهوم کامپيوتری است که‏ ‏ بر روی هر نوع کامپيوتر با يک شکل خاص وجود دارد. حافظه های Cache‏ ، نرم افزارهای با قابليت Cache‏ هارد ديسک و صفحات Cache‏ همه بنوعی از مفهوم Caching‏ استفاده می نمايند. ‏حافظه مجازی‏ که توسط ‏سيستم های عامل‏ ارائه می گردد نيز از مفهوم فوق استفاده می نمايد.
‏مبانی‏ Caching‏
Caching‏ يک نکنولوژی استفاده شده برای‏ ‏ زير سيستم های حافظه ، در کامپيوتر است . مهمترين هدف يک Cache‏ افزايش سرعت و عملکرد کامپيوتر بدون تحميل هزينه های اضافی برای تهيه سيستم است . با استفاده از Cache‏ عمليات‏ ‏ کاربران با سرعت بيشتری انجام خواهد شد.
‏کتابداری را در نظر بگيريد که در يک کتابخانه مسئول تحويل کتاب به متقاضيان است . فرض کنيد در سيستم فوق ( درخواست و تحويل کتاب ) از مفهوم Cache‏ استفاده نمی گردد. اولين متقاصی کتابی را درخواست می نمايد( فرض شده است که متقاضی خود نمی تواند مستقيما” کتاب مورد نظر‏ ‏ را از قفسه مربوطه ،بردارد)‏ ‏ ، کتابدار، کتاب مورد نظر را از قفسه مربوطه پيدا‏ ‏ و در ادامه آن را تحويل متقاضی می نمايد. متقاضی پس از ساعاتی مراجعه و کتاب را تحويل می دهد. کتابدار، کتاب‏ ‏ تحويلی را مجددا” در‏ ‏ قفسه مربوطه قرار می دهد. پس از لحظاتی يک متقاضی ديگر مراجعه و همان کتاب قبلی را درخواست می نمايد ، کتابدار مجددا” می بايست به بخش مربوطه در کتابخانه مراجعه و پس از بازيابی کتاب ، آن را در اختيار متقاضی دوم قرار دهد.همانگونه که ملاحظه می گردد ، کتابدار مکلف است برای تحويل هر کتاب ( ولو کتاب هائی که فرکانس استفاده از آنان توسط متقاضيان زياد باشد ) به بخش مربوطه مراجعه و پس از يافتن کتاب آن را در اختيار متقاضيان قرار دهد.‏ ‏ آيا روشی وجود دارد که با استناد به آن بتوان عملکرد و کارآئی کتابدار را بهبود بخشيد ؟
‏در پاسخ به سوال فوق می توان با ايجاد يک سيستم Cache‏ برای کتابدار ، کارآئی آن را افزايش داد. فرض کنيد بخشی را با ظرفيت حداکثر ده کتاب در مجاورت ( نزديکی ) کتابدار آماده نمائيم . کتاب هائی که توسط متقاضيان برگردانده می شود، در بخش‏ ‏ فوق ذخيره خواهند شد. مثال فوق را با در نظر گرفتن سيستم Cache‏ ايجاد شده برای کتابدار مجددا” دنبال می نمائيم . در ابتدای فعاليت روزانه‏ ‏ ، بخش Cache‏ خالی بوده و هنوز در آن کتابی قرار نگرفته است . اولين متفقاصی مراجعه و کتابی را درخواست می نمايد . کتابدار می بايست به بخش مربوطه مراجعه و کتاب را از قفسه مربوطه براشته و در اختيار متقاضی قرار دهد. متقاضی پس از تحويل کتاب ، چند ساعت بعد مراجعه و کتاب را تجويل کتابدار خواهد داد. کتابدار، کتاب تحويلی را در بخش پيش بينی شده برای Cache‏ قرار می دهد. لحظاتی بعد متقاضی ديگر مراجعه و درخواست همان کتاب را می نمايد .کتابدار در ابتدا بخش مربوط به Cache‏ را جستجو و در صورت يافتن کتاب ، آن را به متقاضی تحويل خواهد داد. در اين حالت ضرورتی به مراجعه کتابدار به بخش و قفسه های مربوطه‏ ‏ نخواهد بود. در روش فوق زمان تحويل کتاب به متقاضی بهبود چشمگيری پيدا خواهد کرد. در صورتيکه کتاب درخواستی توسط متقاضی در بخش Cache‏ کتابخانه نباشد ، چه اتفاقی خواهد افتاد؟ در ابتدا مدت زمانی صرف خواهد شد که کتابدار به اين اطمينان برسد که کتاب درخواستی در بخش Cache‏ موجود نمی باشد ( جستجو)‏ ‏ يکی از چالش های اصلی در رابطه با طراحی Cache‏ به حداقل رساندن زمان جستجو‏ ‏ در Cache‏ ‏است .سخت افزارهای جديد ، زمان فوق را به صفر نزديک کرده اند.‏ ‏ پس از حصول اطمينان از عدم وجود کتاب در بخش Cache‏ ، کتابدار می بايست با مراجعه به بخش مربوطه آن را انتخاب و در ادامه در اختيار متقاضی قرار دهد.
‏2
‏با توجه به مثال فوق ، چندين نکته مهم در رابطه با Cache‏ استنباط می گردد:
‏- تکنولوژی Cache‏ ، استفاده از حافظه های سريع‏ ‏ ولی کوچک ، بمنظور افزايش سرعت يک حافظه کند ولی با حجم بالا است
‏- زمانيکه از Cache‏ استفاده می گردد ، در ابتدا می بايست محتويات آن بمنظور يافتن اطلاعات مورد نظر بررسی گردد. فرآيند فوق را Cache hit‏ می گويند. در صورتيکه اطلاعات مورد نظر در Cache‏ موجود نباشند (Cache miss‏) ، کامپيوتر می بايست در انتظار تامين داده های خود از ‏حافظه اصلی‏ سيستم باشد ( حافظه ای کند ولی با حجم بالا )
‏- اندازه Cache‏ محدود‏ ‏ بوده وسعی می گردد که ظرفيت فوق حتی المقدور زياد باشد ، ولی بهرحال اندازه آن نسبت به رسانه های ذخيره سازی ديگر بسيار کم است .
‏- اين امکان وجود خواهد داشت که از چندين لايه Cache‏ استفاده گردد.
‏ Cache‏ در کامپيوتر‏
‏کامپيوتر، ماشينی است که زمان انجام کارها توسط آن با واحدهای خيلی کوچک اندازه گيری می گردد.زمانيکه ‏ريزپردازنده‏ ‏ قصد دستيابی به‏ ‏ حافظه اصلی را داشته باشد، می بايست مدت زمانی معادل 60 نانوثانيه را برای اين کار در نظر بگيرد. سرعت فوق بسيار بالا است ولی سرعت ريزپردازنده بمراتب بيشتر است . ريزپردازنده قادر به داشتن سيکل هائی به اندازه دو نانوثانيه است . تفاوت سرعت بين پردازنده و حافظه کاملا” مشهود بوده و قطعا” رضايت پردازنده در اين خصوص کسب نخواهد شد. پردازنده می بايست تاوان کند بودن حافظه را خود بپردازد . انتظار پردازنده و هرز رفتن زمان مفيد وی کوچکترين تاوانی است که می بايست پردازنده پذيرای آن باشد.
‏بمنظور حل مشکل فوق ، فرض کنيد از‏ ‏ يک نوع حاص حافظه،‏ ‏ با ظرفيت کم ولی با سرعت بالا ( 30 نانوثانيه ) ، استفاده گردد . سرعت دستيابی به حافظه فوق دو مرتبه سريعتر نسبت به حافظه اصلی است .اين نوع حافظه راL2 Cache‏ ‏ ‏ می نامند. فرض کنيد از يک حافظه بمراتب سريعتر ولی با حجم کمتر استفاده و آن را مستقيما” با پردازنده اصلی درگير نمود. سرعت دستيابی به حافظه فوق می بايست در حد و اندازه سرعت پردازنده باشد .اين نوع حافظه ها را L1 Cache‏ می گويند.
‏در کامپيوتر از زيرسيستمهای متفاوتی استفاده می گردد.از Cache‏ می توان در رابطه با اکثر زير سيستمهای فوق استفاده تا کارآئی‏ ‏ آنان افزايش يابد. ‏ 
‏تکنولوژی Cache‏
‏يکی از سوالاتی که ممکن است در ذهن خواننده اين بخش خطور پيدا کند اين است که ” چرا تمام حافظه کامپيوترها از نوع L1 Cache‏ نمی باشند تا ديگر ضرورتی به استفاده از Cache‏ وجود نداشته باشد؟” در پاسخ می بايست گفت که اشکالی ندارد وهمه چيز هم بخوبی کار خواهد کرد ولی قيمت کامپيوتر بطرز قابل ملاحظه ای افزايش خواهد يافت . ايده Cache‏ ، استفاده از يک مقدار کم حافظه ولی با سرعت بالا( قيمت بالا) برای افزايش سرعت و کارآئی ميزان زيادی حافظه‏ ‏ ولی با سرعت پايين ( قيمت ارزان ) است .
‏در طراحی يک کامپيوتر هدف فراهم کردن شرايط لازم برای فعاليت پردازنده با حداکثر توان و در سريعترين زمان است . يک تراشه 500 مگاهرتزی ، در يک ثانيه پانصد ميليون مرتبه سيکل خود را خواهد داشت ( هر سيکل در دونانوثانيه ) . بدون استفاده از L1‏ و