КЭШ-ПА́МЯТЬ

КЭШ-ПА́МЯТЬ, кеш-па­мять (англ. cache – тай­ный склад, за­пас), уст­рой­ст­во бы­ст­рой (сверх­опе­ра­тив­ной) про­ме­жу­точ­ной па­мя­ти ком­пь­ю­те­ра. В К.-п. вре­мен­но по­ме­ща­ют­ся наи­бо­лее час­то ис­поль­зуе­мые дан­ные, бла­го­да­ря че­му су­ще­ст­вен­но со­кра­ща­ет­ся вре­мя дос­ту­па про­цес­сора к ко­ман­дам и дан­ным, по­сто­ян­но хра­ня­щим­ся в ос­нов­ной (опе­ра­тив­ной) па­мя­ти. В совр. про­цес­со­рах К.-п. де­лит­ся на неск. уров­ней (до трёх). К.-п. 1-го уров­ня (L1) ра­бо­та­ет с так­то­вой час­то­той про­цес­со­ра, вре­мя дос­ту­па к хра­ня­щим­ся в ней дан­ным со­став­ля­ет 2–4 так­та, объ­ём, как пра­ви­ло, неск. де­сят­ков Кбайт. К.-п. 2-го уров­ня (L2) име­ет вре­мя дос­ту­па 7–20 так­тов и объ­ём от не­сколь­ких со­тен Кбайт до не­сколь­ких Мбайт. К.-п. L1 и L2 ап­па­рат­но реа­ли­зу­ют­ся в мик­ро­про­цес­со­ре. К.-п. 3-го уров­ня (L3) обыч­но ис­поль­зу­ет­ся в сер­вер­ных сис­те­мах, име­ет наи­мень­шее бы­ст­ро­дей­ст­вие и наи­боль­ший объ­ём, мон­ти­ру­ет­ся от­дель­но от мик­ро­про­цес­со­ра.

Ис­поль­зуя К.-п., про­цес­сор пе­ред вы­пол­не­ни­ем ко­ман­ды ана­ли­зи­ру­ет со­стоя­ние сво­их ре­ги­ст­ров дан­ных; в слу­чае от­сут­ст­вия в них не­об­хо­ди­мых дан­ных он об­ра­ща­ет­ся к К.-п. L1, а за­тем к К.-п. L2. При от­сут­ст­вии дан­ных в К.-п. (та­кая си­туа­ция на­зы­ва­ет­ся про­ма­хом) про­цес­сор об­ра­ща­ет­ся к опе­ра­тив­ной па­мя­ти, а ес­ли их нет и там, счи­ты­ва­ет с жё­ст­ко­го дис­ка. Ка­ж­дый про­мах вы­зы­ва­ет за­мед­ле­ние ра­бо­ты про­цес­со­ра, по­сколь­ку он вы­ну­ж­ден об­ра­щать­ся к бо­лее мед­лен­но­му уров­ню па­мя­ти. Пред­ва­рит. вы­бор­ка дан­ных по спец. ал­го­рит­мам по­зво­ля­ет умень­шить ве­ли­чи­ну про­ма­хов до 10%. Эф­фек­тив­ность К.-п. за­ви­сит от раз­ме­ра её стро­ки (т. н. кэш-стро­ка, т. е. блок дан­ных фик­си­ро­ван­но­го раз­ме­ра, со­стоя­щий, напр., из че­ты­рёх слов, дли­ной 32 или 64 би­та ка­ж­дое), ас­со­циа­тив­но­сти (ко­ли­че­ст­ва строк К.-п., свя­зан­ных с од­ной ячей­кой опе­ра­тив­ной па­мя­ти), ал­го­рит­ма за­ме­ще­ния строк при за­пол­не­нии К.-п. и др. В свя­зи с этим вы­де­ля­ют пря­мо­ад­ре­суе­мую, час­тич­но ас­со­циа­тив­ную, пол­но­стью ас­со­циа­тив­ную К.-п. Со­че­та­ние пря­мо­ад­ре­суе­мой К.-п. с па­мя­тью боль­шей ас­со­циа­тив­ности да­ёт разл. ви­ды гиб­рид­ной К.-п. (кэш-про­ма­хов, кэш-за­ме­ще­ний, кэш-пе­ре­хо­дов и др.).

Прин­цип кэ­ши­ро­ва­ния ис­поль­зу­ет­ся так­же для ус­ко­ре­ния ра­бо­ты на­ко­пи­те­лей дан­ных (напр., жё­ст­ких дис­ков), для умень­ше­ния тра­фи­ка по­сред­ст­вом со­хра­не­ния час­то за­пра­ши­вае­мых ин­тер­нет-стра­ниц на т. н. про­кси-сер­ве­рах и т. п.