Что такое кэш? Для чего он используется?

Кэш обеспечивает быстрый доступ к данным, хранящимся на устройстве, отделяя его от оперативной памяти. Хотя некоторые из нас могут этого не осознавать, кэш (или кэш-память) играет важную роль в повседневном использовании не только самого компьютера. Если вы хотите узнать, почему он так важен, каковы наиболее важные типы кэша и как очистить кэш браузера, читайте дальше. Мы также объясним, являются ли кэш-память и файлы cookie одним и тем же, поскольку многие пользователи до сих пор путают эти понятия. Здесь собрана вся самая важная информация о кэше в одном месте.

Что такое кэш-память?

Кэш-память, является чрезвычайно важным элементом аппаратного обеспечения компьютерных систем, который встречается как в аппаратных средствах, так и в приложениях. Кэш-память - это любое зарезервированное место для данных, которые помогают аппаратному обеспечению или приложению работать быстрее. Проще говоря, мы можем представить ее как папку, которая находится рядом с нашим компьютером. В ней хранятся важные документы, необходимые нам для работы. Да, мы можем хранить их в шкафу, в соответствующей папке, но каждый раз, когда мы их используем, нам приходится прилагать дополнительные усилия, чтобы получить к ним доступ. Решением этой проблемы является вышеупомянутый портфель.

Папка менее вместительна, чем большой скоросшиватель (или целый шкаф с полками для множества файлов), но она повышает скорость нашей работы - ведь все находится в наших руках и в поле зрения. Недостатком папки, напротив, является ее вместимость - иногда приходится ее опустошать, чтобы освободить место для новых и более нужных документов. Аналогичным образом работает кэш в наших компьютерах и программах, хотя, конечно, все гораздо сложнее, чем в примере с портфелем.

Кэш хранит все данные временно, но пока они находятся в нем, программы и устройства могут обращаться к ним гораздо быстрее. В кэше хранятся копии данных, которые имеют небольшой размер и практически мгновенно считываются. Огромным преимуществом такой функциональности является отсутствие необходимости искать достаточно большое пространство для хранения данных либо на костях оперативной памяти, либо на жестком диске (в зависимости от типа кэша).

Кэш хранит и классифицирует объекты в соответствии с типом их локальности, т.е. с учетом того, как они используются:

• временная локальность - данные, используемые многократно;
• пространственная локальность - данные, прогнозируемые к использованию из-за их близости к неоднократно запрашиваемым объектам.

Благодаря суггестивности вызываемых команд обеспечивается плавность работы устройства. В результате системе не приходится каждый раз извлекать необходимую информацию для выполнения уже выполненной операции. Таким образом, кэш-память является чрезвычайно важным компонентом процессоров, а также жестких дисков, веб-браузеров или приложений. Если у вас есть сомнения в важности кэш-памяти, вспомните, что ее отсутствие приводит к значительному замедлению выполнения запросов, так как основная память имеет такие параметры, как пропускная способность, скорость чтения и доступа, гораздо более низкого качества, чем кэш.

Для чего используется кэш-память?

Кэш-память предназначена для хранения данных, которые будут обрабатываться системой в течение короткого промежутка времени. Ее основное преимущество - скорость записи и чтения, поэтому от того, какую роль она играет, зависит производительность устройства. Это связано, в частности, с небольшим объемом памяти.

Многие различные устройства и программы используют кэш для обеспечения максимально быстрой работы. Однако кэши могут отличаться друг от друга, поэтому нельзя сказать, что в процессоре и веб-браузере будет использоваться один и тот же тип технологии. Хотя они имеют одинаковое название и назначение, производительность и работа могут быть разными. Ниже приведены 3 наиболее важных типа кэша.

Кэш-память процессора, что это?

Процессор, также известный как центральный процессор, присутствует не только в настольных компьютерах, но и во многих устройствах - в смартфонах, ноутбуках, планшетах и даже современных телевизорах. Его основная задача - в предельно сжатые сроки выполнять сложные вычисления, взаимодействуя с программами и другими устройствами. Для ускорения этой работы практически каждый процессор имеет специальный модуль, который называется кэш-памятью процессора.

Это память, расположенная в ядре процессора, функция которой заключается в хранении часто используемых данных и команд, перетекающих, например, из оперативной памяти. В современных процессорах используются многоуровневые кэши (которые обозначаются как L-1, L-2 и L-3).

Представьте себе пирамиду, иллюстрирующую скорость работы памяти - в ней мы имеем кэш процессора, оперативную память, жесткие диски. Если в качестве критерия взять время отклика, то на вершине побеждает процессорный кэш. Это объясняется тем, что данный тип памяти работает быстрее всего, что связано с его расположением (кэш процессора интегрирован в его чип). Кроме того, кэш имеет преимущество в низком быстродействии - поскольку места в памяти мало (объем кэша процессора указан в мегабайтах), устройство не тратит время на поиск свободного места.

Процессорный кэш, как мы уже упоминали, делится на три уровня. Они отличаются друг от друга, предлагая различные значения скоростей записи и чтения, а также доступного пространства - об этом мы расскажем ниже.

1. Кэш-память L-1 - Кэш-память первого уровня обычно интегрирована в кристалл процессора и обеспечивает наибольшую скорость (но и минимальное пространство для записи). Чаще всего кэш L-1 используется самим процессором.
2. Кэш-память L-2 - имеет больше свободного пространства, чем L-1, но и медленнее ее. Расположен между процессором и оперативной памятью. К нему обращается вычислительное устройство, когда нужные данные не найдены в кэше L-1.
3. Кэш L-3 - самый медленный из всех, но и самый доступный по объему данных. К нему процессор обращается, когда данные не найдены в первых двух уровнях. Если в кэше L-3 их тоже нет, то этот процесс называется кэш-промахом. В результате процессор вынужден искать данные в оперативной памяти и на дисках, что существенно влияет на процесс чтения.

Кэш браузера, что это?

Каждый посещаемый вами сайт, независимо от того, какой браузер вы используете, отправляет вам определенную информацию. Кэш браузера используется для сохранения на компьютере любой информации с веб-страниц. К ней относятся не только упомянутые выше изображения, но и файлы cookie, стили CSS, HTML-файлы, описывающие страницу, и многие другие компоненты, из которых складывается целостный образ страницы. Таким образом, при очистке кэша браузера элементы страницы при следующем посещении приходится загружать заново и повторять процедуру входа в систему (если очищены cookies).

Кэш-память жесткого диска

Кэш-память на жестком диске служит местом для немедленного доступа к данным, которые память накопителя обрабатывает слишком медленно. На практике это означает, что программы, хранящиеся на компьютере, могут быть использованы быстрее. Кроме того, кэш-память HDD отвечает за эффективную передачу сообщений между HDD и контроллером. Принцип пропорциональности гласит, что чем больше емкость диска, тем больше кэш-память.

В среднем память, объем которой колеблется в пределах 128 КБ - 128 МБ, делится между областью подсистемы, отвечающей за предварительное чтение и кэширование данных, и областью отложенной записи. Эти различия в качестве чтения объектов легче всего заметить при использовании системной поисковой системы, которая позволяет автоматически находить конкретные файлы на диске.

На жестком диске компьютера, подключенного к Интернету, имеется место, предназначенное для хранения адресов страниц, ранее отображавшихся браузером. Другими словами, в нем находится кэш браузера. Каждый из них сохраняется в виде кэш-файлов. Что это такое? Это вся необходимая информация о просмотренных сайтах. Сохраняя их, вы избавляетесь от необходимости загружать их каждый раз, когда хотите запустить любимый сайт.

В любом случае рекомендуется периодически, но регулярно очищать кэш. Как же очистить кэш-память компьютера? Все необходимые опции вы найдете в настройках этих двух сфер.

Как очистить кэш браузера?

Ответ на вопрос о том, как очистить данные браузера, зависит от того, какой у вас браузер. Ниже описана процедура очистки кэша в двух популярных браузерах: Google Chrome и Firefox.

В Chrome очистка кэш-памяти выполняется в соответствии с приведенными ниже инструкциями:

1. Откройте Chrome на компьютере.
2. В правом верхнем углу нажмите: "Еще".
3. Затем выберите: "Другие инструменты", затем: "Очистить данные просмотра".
4. В верхней части выберите временной диапазон. Чтобы удалить все, нажмите: "С начала".
5. Установите флажки: "Cookies и другие данные сайта" и "Изображения и кэшированные файлы".
6. Нажмите: "Очистить данные".

Очистка кэша Firefox осуществляется так же просто:

1. Нажмите кнопку: "Меню" и выберите пункт "Параметры".
2. Выберите панель: "Конфиденциальность и безопасность".
3. В разделе "Cookies и данные страниц" нажмите кнопку: "Очистить данные...".
4. Снимите флажки напротив пункта "Cookies и данные страницы".
5. Установив флажок "Кэшированное содержимое", нажмите: "Очистить".
6. Закройте вкладку настроек. Все внесенные изменения будут автоматически сохранены.

Cookies и кэш - различия

Хотя многие браузеры позволяют однократно удалять содержимое cookie и кэша, у пользователей может сложиться впечатление, что это, по сути, одно и то же. Однако это не так; ниже мы объясним, чем отличаются файлы cookie и кэш.

Файлы cookie - также известные под английским названием cookies - используются для хранения информации обо всем, что вы делали на том или ином сайте. Например, если вы вошли в любой интрнет-магазин, эта информация будет сохранена в файле cookie. После удаления файлов cookie вам придется сделать это снова.

Кэш - если удалить кэш, но оставить файлы cookie, то вход на конкретный сайт будет продолжаться. При этом исчезнет вся загруженная информация о странице, которая была сохранена кэшем браузера. Это означает, что придется заново загружать все изображения, шрифты, стили CSS и все остальное, что составляет страницу.

Без кэша работа процессора, программ, а также веб-браузеров была бы заметно медленнее. Поэтому его наличие является важным элементом, повышающим производительность и обеспечивающим более быстрый доступ к данным. Теперь вы знаете, почему так происходит.