Истоки
Итак, динамическая оперативная память относительно дешева, но по сегодняшним меркам недостаточно производительна. Статическая оперативная память на всех, достигнутых ныне частотах, имеет скорость доступа в один такт, но стоит чрезвычайно дорого и потому не может использоваться в качестве основной оперативной памяти ПК.
Так может, хотя бы часть памяти реализовать на SRAM? Знаете, а это мысль! Ведь что по сути представляет собой оперативная память? Правильно, – временное хранилище данных, загруженных с внешней, так называемой, дисковой памяти. Диски слишком медленны и интенсивная работа с ними крайне непроизводительна. Поэтому, разместив многократно используемые данные в оперативной памяти, мы резко сокращаем время доступа к ним, а, значит,– и время их обработки.
На первый взгляд, выигрыш в производительности достигается в тех, и только в тех случаях, когда загруженные данные используются многократно. А вот и нет! Допустим, потребовалось нам перекодировать содержимое некоторого файла. Поскольку, к каждому байту обращение происходит лишь однократно, – какой смысл загружать его в оперативную память? Тем не менее смысл все-таки есть, – дисковод в силу своих конструктивных особенностей просто "не хочет" считывать один-единственный байт и как минимум требует обработать весь сектор целиком. А раз так, – прочитанный сектор надо где-то хранить. К тому же, обмен данными можно значительно ускорить, есть обрабатывать не один, а сразу несколько секторов за раз. В этом случае, дисководу не придется тратить время на позиционирование головки при обращении к каждому сектору. Наконец, хранение данных в оперативной памяти позволяет отложить их немедленную запись до тех времен, пока это не будет "удобно" дисководу.
Таким образом, вовсе не обязательно всю оперативную память реализовывать на дорогостоящих микросхемах SRAM. Даже небольшое (в процентном отношении) количество статической памяти при грамотном с ней обращении значительно увеличивает производительность системы.
ОК. С памятью мы разобрались. Теперь поговорим о способах ее адресации. Если бы этот кусочек "быстрой" памяти адресовался бы непосредственно, т.е. был доступен программисту как и все остальные ресурсы компьютера, проектирование программ ощутимо усложнилось и, что еще хуже, привело к полной потере переносимость, поскольку такая тактика привязывает программиста к особенностям реализации конкретной аппаратной архитектуры. Поэтому, конструкторы решили сделать "быструю" память невидимой и прозрачной для программиста.
Так родился кэш…
