ذاكرة الكاش

ذاكرة الكاش Cache Memory، هي تلك الذاكرة المصنفة ضمن الذواكر العشوائية الخاصة بوحدة المعالجة المركزية، وتمتاز بأنه يمكن لمعالج الحاسوب الوصول إلى ما تختزنه من بيانات بسرعة فائقة واسترجاعه أكثر منها في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) الاعتيادية، وتتواجد ضمن وحدة المعالجة المركزية مندمجة مع مكوناتها، كما يمكن لها أن تستقر في شريحة منفصلة وتتصل مع الـCPU بواسطة كابل.

الهدف من وجود ذاكرة الكاش هو تخزين وحفظ البيانات التي يكثر استخدامها سواء كانت برامج أو تعليمات أو أي نوعٍ من المعلومات، بحيث يقوم المعالج باسترجاعها من وحدة المعالجة المركزية فور الحاجة إليها؛ فكلما تكرر استخدام البيانات المخزنة فيها كان استرجاعها أكثر سهولة؛ إذ تصبح مألوفة الاسترجاع.1

مستويات ذاكرة الكاش

تنقسم ذاكرة الكاش إلى ثلاثةِ مستوياتٍ رئيسية، وهي:2

  • المستوى الأول: ذاكرة التخزين الأساسية، وتمتاز بأنها فائقة السرعة للغاية؛ إلا أنها تُعاب بأنها صغيرة المساحة إجمالًا، وتتواجد بشكلٍ متضمن في شريحة المعالج بمثابةِ ذاكرة تخزين مؤقتة في وحدة المعالجة المركزية، ويشار لها بالرمزِ L1.
  • المستوى الثاني: ذاكرة التخزين المؤقت الثانوية، تتسم بأنها أسرع وأكثر قوة من المستوى السابق، ويكمن الفرق بينهما بإمكانية تواجد هذا المستوى منفصلًا عن شريحة المعالج أو متصلًا به، هذا وتحتوي على ناقل بديل للبيانات يتسم بالسرعة العالية في نقل البيانات بين وحدة المعالجة المركزية وذاكرة التخزين المؤقت، وبالتالي يوفر السرعة العالية والديناميكية في نقل البيانات دون توقف، ويشار لهذا المستوى بالرمز L2.
  • المستوى الثالث، المستوى المتخصص أو ذاكرة الكاش المتخصصة، وهي عبارة عن المستوى الثالث في الذاكرة، تمتاز بأنها متخصصة وقد جيء بها لغايات رفع كفاءة الأداء لكل من المستوى الأول والثاني. وبالرغم من اعتبارها صاحبة السرعة الأعلى والمضاعفة من المستويات السابقة؛ إلا أنه من الممكن أن تسبقها ذاكرة المستوى الثاني في بعض الأحيان، وفي حال كان هذا المستوى مصدر التعليمات؛ فإنها حتمًا ستكون ذات المستوى والسرعة الأعلى بين ذواكر التخزين المؤقت، ويشار لها بـ L3.

أنواع ذاكرة الكاش

تنشطر أنواع ذاكرة الكاش إلى نوعين رئيسييّن، وهما:

  • الذاكرة الأساسية (Primary Cache): يقترن وجودها على الدوام مع شريحة معالج الحاسوب، وتتسم بأنها صغيرة نسبيًا، ويوازي وقت الوصول إلى المعلومات فيها ذلك الوقت المستهلك في الوصول إلى سجلات المعالج.
  • الذاكرة الثانوية (Secondary Cache): تصنف ضمن ذواكر المستوى الثاني، وتحتل موضعًا بين ذاكرة التخزين المؤقت الأساسية وبقية أنواع الذاكرة، ويتم عادةً إدراجها فوق رقائق وشرائح المعالج.

ترقية ذاكرة الكاش

من الممكن زيادة سعةِ ذاكرة الكاش من خلال إجراء خطوة ترقية لوحدة المعالجة المركزية CPU الموجودة في جهاز الحاسوب الخاص بالمستخدم، ولا بد من الإشارةِ إلى أنه في هذه الحالة يتطلب الأمر إجراء نسخة احتياطية للبيانات والمعلومات المتوفرة على جهاز الحاسوب، وفي بعض الأحيان قد تقتضي الحاجة اقتناء جهاز حاسوب جديد ذو سعة أكبر نظرًا لاستحالة ترقية ذاكرة الحالي. وبالرغمِ مما تقدّم؛ إلا أن الغالبية العظمى من اللوحات الأم في أجهزة الحاسوب الجديدة أصبحت تدعم الإمكانية لإجراء التحسينات المتوقعة للجيل اللاحق، كما يمكن الاستعانةِ بوحداتِ تخزين خارجية إضافية للحصول على سعة أكبر.3

المراجع