Predmemorija u odnosu na virtualnu memoriju
Razlika između cache memorije i virtualne memorije postoji u svrsi za koju se koriste te u fizičkom postojanju. Predmemorija je vrsta memorije koja se koristi za poboljšanje vremena pristupa glavnoj memoriji. Nalazi se između CPU-a i glavne memorije, a može postojati nekoliko razina predmemorije kao što su L1, L2 i L3. Vrsta hardvera koja se koristi za cache memoriju mnogo je skuplja od RAM-a (Random Access Memory) koja se koristi za glavnu memoriju jer je cache memorija puno brža. Iz tog razloga, kapacitet predmemorije je vrlo mali. Virtualna memorija je tehnika upravljanja memorijom koja se koristi za učinkovito korištenje RAM-a (glavne memorije) uz pružanje zasebnog memorijskog prostora za svaki program koji je čak i veći od stvarnog kapaciteta fizičkog RAM-a (glavne memorije). Ovdje se tvrdi disk koristi za proširenje memorije. Stavke u fizičkom RAM-u prenose se naprijed-natrag s tvrdim diskom.
Što je predmemorija?
Cache memorija je vrsta memorije koja se nalazi između CPU-a (centralne procesorske jedinice) i RAM-a (memorije s izravnim pristupom). Svrha predmemorije je smanjiti vrijeme pristupa memoriji CPU-a iz RAM-a. Cache memorija je puno brža od RAM-a. Stoga je vrijeme pristupa u predmemoriju puno kraće od vremena pristupa u RAM-u. Ali cijena memorije koja se koristi za cache memoriju mnogo je veća od cijene memorije koja se koristi za RAM, pa je stoga kapacitet predmemorije vrlo mali. Vrsta memorije koja se koristi za predmemoriju naziva se SRAM (Static Random Access Memory).
Kad god CPU želi pristupiti memoriji, prvo provjerava nalazi li se ono što treba u predmemorijskoj memoriji. Ako da, moći će mu pristupiti s najmanjom latencijom. Ako se ne nalazi u predmemorije, tada će se traženi sadržaj kopirati iz RAM-a u predmemoriju i tada će mu samo CPU pristupiti iz predmemorije. Ovdje se prilikom kopiranja sadržaja iz predmemorije u predmemoriju kopira ne samo sadržaj na traženoj memorijskoj adresi, već i obližnji sadržaj. Dakle, sljedeći put postoji velika vjerojatnost da će doći do pogotka predmemorije jer većina računalnih programa najčešće pristupa podacima u blizini ili podacima kojima je zadnji put pristupljeno. Dakle, zbog predmemorije, prosječna latencija memorije je smanjena.
U CPU-u postoje tri vrste predmemorije: predmemorija uputa za pohranu programskih uputa, predmemorija podataka za pohranjivanje podatkovnih stavki i međuspremnik za gledanje prijevoda za pohranjivanje mapiranja memorije. Za predmemoriju podataka, općenito, postoje predmemorije na više razina. To jest, postoji nekoliko predmemorija kao L1, L2 i L3. L1 cache je najbrža, ali najmanja cache memorija koja je najbliža CPU-u. L2 predmemorija je sporija od L1, ali veća od L1 i nalazi se nakon L1 predmemorije. Zbog ove hijerarhije može se postići bolje prosječno vrijeme pristupa memoriji uz manje troškove.
Što je virtualna memorija?
Virtualna memorija je tehnika upravljanja memorijom koja se koristi u računalnim sustavima. Ne postoji hardver koji se zove virtualna memorija, ali to je koncept koji koristi RAM i tvrdi disk za pružanje virtualnog adresnog prostora za programe. Prvi RAM je podijeljen u dijelove koji se nazivaju stranice i identificirani su fizičkim memorijskim adresama. Na tvrdom disku rezerviran je poseban dio gdje se, u Linuxu, naziva swap, au Windowsima se zove stranica stranica. Kada se program pokrene, dobiva virtualni adresni prostor koji može biti čak i veći od stvarne fizičke memorije. Prostor virtualne memorije također je podijeljen na dijelove koji se nazivaju stranicama i svaka od ovih stranica virtualne memorije može se preslikati na fizičku stranicu. Tablica koja se zove tablica stranica prati ovo mapiranje. Kada u fizičkoj memoriji ponestane prostora, određene fizičke stranice se guraju u taj poseban dio na tvrdom disku. Kada je bilo koja stranica gurnuta na tvrdi disk ponovno potrebna, ona se dovodi u fizičku memoriju stavljanjem druge odabrane stranice iz fizičke memorije na tvrdi disk.
Koja je razlika između predmemorije i virtualne memorije?
• Predmemorija je vrsta memorije koja se koristi za poboljšanje vremena pristupa glavnoj memoriji. To je brža vrsta memorije koja se nalazi između CPU-a i RAM-a kako bi se smanjila prosječna latencija pristupa memoriji. Virtualna memorija je metoda upravljanja memorijom gdje je to koncept koji programima omogućuje dobivanje vlastitog virtualnog memorijskog prostora, koji je čak i veći od stvarnog dostupnog fizičkog RAM-a.
• Predmemorija je vrsta hardverske memorije koja zapravo fizički postoji. S druge strane, ne postoji hardver koji se zove virtualna memorija jer je to koncept koji koristi RAM, tvrdi disk, jedinicu za upravljanje memorijom i softver za pružanje virtualne vrste memorije.
• Upravljanje keš memorijom u potpunosti obavlja hardver. Virtualnom memorijom upravlja operativni sustav (softver).
• Cache memorija nalazi se između RAM-a i procesora. Prijenos podataka uključuje RAM, predmemoriju i procesor. Virtualna memorija, s druge strane, uključuje prijenos podataka između RAM-a i tvrdog diska.
• Cache memorije imaju male veličine kao što su kilobajti i megabajti. Virtualna memorija, s druge strane, uključuje ogromne veličine koje zauzimaju gigabajte.
• Virtualna memorija uključuje podatkovne strukture kao što su tablice stranica koje pohranjuju mapiranje između fizičke memorije i virtualne memorije. Ali ova vrsta strukture podataka nije potrebna za predmemoriju.
Sažetak:
Predmemorija u odnosu na virtualnu memoriju
Cache memorija se koristi za poboljšanje vremena pristupa glavnoj memoriji dok je virtualna memorija metoda upravljanja memorijom. Predmemorija je stvarni hardver, ali ne postoji hardver koji se zove virtualna memorija. RAM, tvrdi disk i razni drugi hardver zajedno s operativnim sustavom stvaraju koncept koji se naziva virtualna memorija kako bi se svakom programu omogućio veliki i izolirani virtualni memorijski prostor. Sadržajem u cache memoriji upravlja hardver dok sadržajem u virtualnoj memoriji upravlja operativni sustav.
