Для чого потрібна кеш-пам'ять?

Кеш-пам'ять - статична пам'ять отримала свою назву тому, що не вимагає регенерації як у оперативної динамічної пам'яті. Адже регенерація може займати до 10% і більше процесорного часу. Економія часу при роботі кеш-пам'яті значна, що дозволяє їй працювати на частоті процесора. Елементарна кеш-пам'ять складається з шести транзисторів і є тригером - пристроєм, який скільки завгодно довго зберігає один зі своїх станів стійкої рівноваги і стрибкоподібно перемикається по сигналу ззовні з одного стану в інший.

Вперше слово cache в комп'ютерному контексті було використано в 1967 році під час підготовки статті для публікації в журналі IBM Systems Journal. Стаття стосувалася вдосконалення пам'яті в моделі 85, що розробляється, із серії IBM System/360. Редактор журналу Лайл Джонсон попросив придумати більш описовий термін, ніж "швидкісний буфер", але через відсутність ідей сам запропонував слово "cache" ("кеш"). Стаття була опублікована на початку 1968 року, автори були премійовані IBM, їхня робота набула поширення і згодом була покращена, а слово "кеш" незабаром стало використовуватися в комп'ютерній літературі як загальноприйнятий термін.

Навіщо потрібна кеш-пам'ять? Оскільки вона працює на частоті процесора, то до неї завантажуються дані з оперативної динамічної пам'яті. Але не всі, а ті, до яких процесор найчастіше звертається. Звернення процесора до кеш-пам'яті, а не оперативної динамічної пам'яті, помітно підвищує швидкодію системи.

Але кеш-пам'ять обмежена у розмірі. І тому процесор який завжди знаходить у ній потрібні дані.

Слід зазначити, що не всі дані можуть бути зчитані з оперативної пам'яті в кеш-пам'ять. Існує обмеження на об'єм пам'яті, що кешується, і залежить це від використовуваного материнської платою чіпсета (у застарілих системах) або від типу процесора (у сучасних системах).

Існує два види кеш-пам'яті: першого рівня та другого рівня. Вперше кеш-пам'ять першого рівня з'явилася 1986 року. Це був високошвидкісний буфер між процесором та оперативною динамічною пам'яттю. Потім розробили кеш-пам'ять другого рівня, яка розташовувалась на материнській платі і працювала на частоті системної шини. Згодом кеш-пам'ять другого рівня була винесена на спеціальну плату (до якої кріпився і сам процесор) і дані між нею і процесором передавались по окремій процесорній шині. Тепер кеш-пам'ять обох видів знаходиться усередині процесора.

Як правило, чим більше кеш-пам'ять, тим вища продуктивність системи. Але сам собою обсяг ще не гарантує високої продуктивності. Для неї головне – контролер.