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RAM vs. Cache: 有何不同?

毫无疑问,没有内存的帮助,我们将很难以有意义或高效地进行任何活动。同样的情况也适用于我们的计算机、智能手机、笔记本电脑、平板电脑和各种其他电子设备。

没有内存,它们将无法以我们期望的速度移动或执行任务。这就是为什么ram和缓存对计算机的日常运行如此重要。但是,这个事实带来了一个重要的问题:ram和缓存之间有什么区别?

事实证明,ram和缓存之间有几个关键的区别。从它们的尺寸到速度、价格和其他一些规格,ram和缓存在计算机硬件中具有类似但不同的用途。

为了清楚地了解ram和缓存的独特功能,值得对两者进行全面比较。我们将比较和对比它们的规格以及它们的优缺点,然后概述一些快速事实以及两种技术的历史。之后,就清楚了ram和缓存的区别。

ram vs. 缓存:全面比较

虽然ram和缓存都是易失性存储器,用于通过保留相关信息以进行快速访问来加快cpu性能,但实际上有许多区别将这两种存储器形式区分开来。

首先,ram比任何缓存大得多。ram存储以gb为单位进行测量,而缓存存储以字节为单位进行测量。ram可以达到128 gb甚至更大,而缓存很少超过128字节。尽管尺寸上存在如此大的差异,但更换和安装缓存实际上比ram更昂贵。

除了尺寸上的简单差异,ram和缓存还具有不同的功能(尽管两者都是易失性内存的形式,意味着在断电时会频繁清除)。ram的主要功能是存储与cpu的活动程序和数据相关的信息。另一方面,缓存的功能是为cpu提供下一个任务所需的相关指令或数据的位置。简而言之,ram存储正在使用的信息和程序,而缓存存储可能在不久的将来需要的信息。

以这样的方式来理解:在计算机的操作顺序中,请求将从cpu传递到缓存再传递到ram。换句话说,缓存舒适地位于cpu和ram之间。如果在缓存中找不到某些内容,cpu将访问ram。如果在ram中找不到某些内容,cpu将需要深入到计算机的存储方法中。显然,虽然两者在技术上都是易失性的随机访问内存,但缓存和ram在计算机的命令链中有着不同的作用。

ram vs. 缓存:并排比较

ramcache
位置硬件硬件,软件
速度较慢较快
价格较便宜较昂贵
容量较高较低
用途存储正在使用的数据存储可能在不久的将来使用的数据
内存类型易失性易失性

ram和cache:5个必知事实

  • 大多数笔记本电脑的ram大小在8 gb至16 gb之间。然而,您通常可以将ram升级到128 gb甚至更多。
  • 第一个功能性的随机访问存储器诞生于1947年,当时威廉姆斯管被发明出来。
  • 在20世纪70年代,ram暂时被一种名为mos的另一种存储器所取代。
  • 虽然ram牢固地根植于计算机的硬件中,但cache可以同时存在于硬件和软件中。
  • 尽管ram和cache的目标都是加快计算机的速度,但如果ram或cache已满,实际上会显著降低计算机的运行速度。

ram的历史

ram——也称为随机存取存储器,是一种计算机存储器。根据定义,ram必须按照特定顺序读取或更改。

计算机依靠ram存储从任务到任务所需的代码和数据。与硬盘驱动器或rom相比(读/写时间可以在各个范围内变化),ram的读取和写入速度大致相同。虽然也有非易失性ram,但大多数ram在设备断电时会被清除。

今天,主要有两种主要类型的ram:静态随机存取存储器(sram)和动态随机存取存储器(dram)。

我们今天所知的ram可以追溯到1965年。ibm sp95芯片的推出被视为商用ram的真正起点,该芯片是为ibm system/360 model 95计算机发布的早期sram形式。与此同时,东芝还通过将dram用作其电子计算器toscal bc-1411的存储单元,也创造了历史。同步动态随机存取存储器(sdram)需要几十年时间才出现,它于1992年首次亮相,成为三星km48sl2000芯片的一部分。

在有ram之前,有mosfet(即mos晶体管)。mosfet是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的缩写,贝尔实验室于1959年发明了mosfet。几年后,mosfet让位给了金属-氧化物-半导体(mos)存储器。在这些早期的非ram年代,mos对于高性能,经济实惠,低功耗的存储器来说非常理想。尽管以前已经有了通过磁性核心进行存储器的早期实验,但ram要真正成为一种优越的mos替代品,还需要几十年的时间和许多尖端创新。

ram是计算机、智能手机或平板电脑上的短期内存存储,可以实现快速命令和响应时间。

©nikko tee/shutterstock.com

缓存解释

内存(ram)与缓存的争论的另一面是,缓存作为计算机存储常用数据的地方存在,以供将来请求使用,以增加计算机的响应时间。

基本上,缓存的数据可能包含先前任务的信息,也可能仅包含可以在计算机的另一个更远的位置找到的数据的方便副本。计算机将执行所谓的缓存命中,即计算机检查缓存以查找请求的数据。如果缓存为空或缺少请求的数据,则称为缓存未命中。

从理论上讲,计算机执行的成功缓存命中越多,计算机执行给定任务的速度就越快。然而,缓存的大小并不太大,通常不超过128字节。

缓存可以在磁盘、web浏览器、云中以及计算机硬件和软件的各个方便位置找到。缓存位于计算机硬件的cpu和主内存单元之间。这在某种程度上类似于一个中间人,靠近cpu用于缓存命中,但离主内存单元也不远,以备缓存未命中时使用。

通常,缓存会包含三个级别。有l1(主要)缓存、l2(次要)缓存和l3(第三级)缓存。尽管其小尺寸可能暗示着不同的层级,但大多数缓存都包含这三个级别。

即使有三个不同的级别可用于缓存命中,cpu通过缓存运行后,再访问计算机的主内存单元仍然要快得多。因此,cpu非常依赖缓存以发挥其最佳性能。即使缓存命中导致cpu到达第三级,仍然比cpu前往主内存所需的时间更短。

ram和缓存的优缺点

ram的优点ram的缺点缓存的优点缓存的缺点
从制造的角度来看,ram通常比缓存便宜得多较小的ram会更快被使用完,导致性能较慢缓存可以在计算机硬件和软件中找到,提供多个便利的存储位置缓存往往比ram更昂贵
ram可以同时以相同的高速读取和写入如果在不合适的时间断电,ram可能会丢失所有数据如果缓存命中返回相关信息,cpu将执行得更快缓存比ram小得多,意味着它们只能存储有限的信息
ram比硬盘或rom快得多过多的ram可能会很昂贵,如果您不需要那么多ram,这些钱将被浪费比ram快得多满缓存会减慢计算机的性能
存储在ram上的所有内容都在主动使用中,意味着没有浪费比硬盘或rom更昂贵在操作顺序中位于ram之前,因此更有用缓存的信息可能实际上与cpu无关,并可能导致缓存未命中

ram vs. 缓存:哪个是哪个?

到目前为止,您希望对ram和缓存之间的区别有更好的理解。

回顾一下,两者都是易失性存储器的形式。然而,在检查ram之前,cpu会先访问缓存。此外,缓存比ram小得多(也更昂贵)。除此之外,ram远比缓存大。更不用说,硬件和软件都有自己独立的缓存。另一方面,ram仅存在于计算机的硬件中。

虽然了解这些规格和特性很重要,但它们并不一定说明两种存储器的实际工作方式。从功能上讲,ram存储需要立即使用的信息。而缓存存储可能在不久的将来需要的信息。虽然两者都很重要,但cpu总是在ram之前检查缓存。最重要的是,这些事实是理解两者区别的关键。

接下来…

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