Как вы знаете, на компьютере систематически скапливается большое количество «цифрового мусора», который периодически приходится чистить. И одно из самых «замусоренных» мест – файловый кэш, который служит для ускорения работы приложений и «железа». Давайте разберемся с назначением кэша и принципами его работы.
Мудреным словом «кэш» (от англ. «Cache» — запас) принято называть промежуточное хранилище информации с более высокой скоростью доступа, чем к оперативной памяти (или винчестеру). Такая память имеется у приложений и оборудования:
Давайте попробуем разобраться в работе кэша на простом примере офисного сотрудника. Некоторые документы и папки в течение рабочего дня используются постоянно, они лежат на столе (стол – это кэш-память). Найти такой документ можно очень быстро – просто взять его рукой.
Рядом со столом стоит шкаф (оперативная память), где также хранятся документы. Чтобы взять какой-либо из них, нужно встать из-за стола и подойти к шкафу (время доступа к данным немножко больше).
Если сотрудник сейчас не использует документы, папки сдаются в архив, находящийся в другом помещении (сохранение информации на жесткий диск).
От площади рабочего стола (объема кэша) зависит количество папок, которые на нем можно разместить и доступ клерка к информации.
Если бумаг на столе скапливается слишком много, работник начинает в них путаться, соответственно некоторые папки нужно убрать со стола (очистить кэш).
Можно несколько ускорить процесс доступа клерка к документам, выделив ему в помощь секретаря, который будет приносить ему папки из шкафа (выделение операционной системой части ОЗУ для кэширования данных).
Работник должен следить за актуальностью документов и держать свой стол в порядке (необходимость периодической очистки кэша).
Уверен, даже если вы и не пользуетесь компьютером, хотя в нашем мире такого человека найти сложно, вы слышали такое слово как "КЭШ”. Его смело можно назвать самым грязным местом на компьютере. Да, не корзина, не папки пользователя, не система охлаждения, а именно кэш. Его чистку необходимо выполнять часто и качественно.
Самое интересное, что кешей на компьютере имеется большое количество. Многие могут подумать, что кэш является своего рода свалкой отходов для ПК. Но на самом деле это не так. Кэши служит ускорителями оборудования и приложений. Но как же тогда они получили клеймо "системного мусоропровода?!”. Сегодня мы выясним, что именно называется кэшом, каким он бывает, как работает и почему его периодически нужно чистить.
Кэшем или кэш-памятью называют специальное хранилище часто используемых данных, доступ к которому осуществляется в десятки, сотни и тысячи раз быстрее, чем к оперативной памяти или другому носителю информации.
Все приложения, вэб-браузеры, аудио- и видеоплееры, редакторы баз данных, компоненты операционной системы и оборудования, а именно cache L1-L3 центрального процессора, фреймбуфер графического чипа, буферы накопителей и прочие, имеют собственную кэш память. Но вот ее реализация у всех вышеперечисленных "элементов” будет разной: аппаратной или программной.
Кеш программ – это просто отдельная папка или файл, куда загружаются, например, картинки, меню, скрипты, мультимедийный контент и прочее содержимое посещенных сайтов. Именно в такую папку в первую очередь «ныряет» браузер, когда вы открываете веб-страницу повторно. Подкачка части контента из локального хранилища ускоряет ее загрузку и уменьшает сетевой трафик.
В накопителях в том числе и в жестких дисках кэш представляет собой отдельный чип RAM емкостью 1-256Mb, который располагается на плате электроники. В него поступает информация, считанная с магнитного слоя и пока не загруженная в оперативную память, а также данные, которые чаще всего запрашивает операционная система.
Что касается современного центрального процессора, то он содержит 2-3 основных уровня кэш-памяти которая еще называется сверхоперативной памятью. Размещены они в виде аппаратных модулей на одном с ним кристалле. Самым быстрым и наименьшим по объему (32-64Kb) является cache Level 1 (L1) – он работает на той же частоте, что и процессор. L2 занимает среднее положение по скорости и емкости (от 128 Kb до 12 Mb). А L3 – самый медленный и объемный (до 40 Mb), на некоторых моделях отсутствует. Скорость L3 является низкой лишь относительно его более быстрых собратьев, но и он в сотни раз быстрее самой производительной оперативки.
В сверхоперативной памяти процессора хранятся данные, которые используются постоянно. Они перекачены из ОЗУ и инструкций машинного кода. Чем больше такой памяти, тем процессор работает быстрее.
На сегодняшний день, три уровня кэширования это далеко не предел.
Корпорация Intel, ведущая компания в производстве процессоров уже долгое время, изобрела архитектуру Sandy Bridge. Благодаря ей, стал доступен дополнительный кэш "cache L0”. Данный раздел отвечает за хранение расшифрованных микрокоманд.
А наиболее высокопроизводительные ЦП имеют и кэш четвертого уровня, выполненный в виде отдельной микросхемы.
Схематично взаимодействие уровней cache L0-L3 выглядит так (на примере Intel Xeon):
Для того, чтобы вам стало более понятно, как же все-таки работаешь кэш память, представьте человека, который работает за письменным столом. Документы и папки, которые он использует, находятся на столе, то - есть, в кэш памяти. Для того, чтобы получить к ним доступ, достаточно лишь протянуть руку.
Бумага, которой человек пользуется очень редко, находится в нижних папках, то есть в оперативной памяти. Для того, чтобы получить к ним доступ, придется встать и немного пройти. А файлы, с которыми человек в данный момент не работает, сдаются в архив, то есть записываются на жесткий диск.
Становится понятно, что чем стол у работающего человека будет шире, тем большее количество документов на нем можно разместить. Соответственно, работник сможет получить быстрый доступ к большему объему информации. Теперь вы понимаете, почему из-за большей емкости кэша, программа или устройство будет работать быстрее.
Иногда работник делает ошибки. Они заключаются в хранении на столе бумаг, которые содержат недостоверные сведения и используемые в работе. После такой работы, естественно снизится качество труда. То-есть,если в кэше есть ошибки, программы и оборудования будут работать со сбоями. Для решения этой проблемы, работник должен найти файлы с ошибкой, выбросить и на их место положить правильные. Это и называется чисткой кэш памяти.
Хотя стол и может быть большим, все же, место на нем ограничено, как и объем кэш памяти. Несмотря на это, места на столе можно добавить, приставив к нему второй стол. Но иногда это выполнить невозможно из-за размеров комнаты. Объем кэш памяти можно увеличить, если данная процедура прописана программой. Само кэш оборудование у вас поменять не получится, так как оно реализовано аппаратно.
Но, можно обойтись и без расширения рабочего места, чтобы быстрее работать с файлами. Можно нанять помощника, который будет подавать нужную папку с файлами. То есть операционная система может выделить часть неиспользуемой оперативной памяти для кэширования данных устройств. Но, такой вот помощник особо работу не ускорит, ведь самому брать нужную информацию намного быстрее, так как точно знаешь, где и что лежит.
Ccleaner . Если зависимое от кэш-памяти приложение стало работать медленнее или часто загружает неактуальные данные, используйте средства очистки кэша по расписанию или раз в несколько дней проводите эту манипуляцию вручную.
На самом деле, с кэшированием файлов мы встречаемся постоянно. К примеру покупка продуктов впрок и все действия, которые мы совершаем во время этого процесса, так сказать заодно! Кешированием можно назвать все то, из-за чего мы не совершаем лишнюю суету и телодвижения. Если бы на компьютере отсутствовал кэш, то его работа замедлилась бы в разы.
Уверен, теперь вы понимаете значение и принцип работы кэша. Вот почему так важно наводить порядок на своем компьютере, если вы конечно не хотите замедлить его работу.
Всем привет! Заметил что на блоге практически отсутствуют информационные заметки, а тут мне задали вопрос… а что такое кэш в телефоне и почему он занимает столько свободного места?! На предложение погуглить был озадачен — бО льшая часть ресурсов рассказывали о кэш памяти компьютера, которая ничего общего с понятием кэширования на телефоне не имеет. Люди путаются, пытаются понять и у них ничего не получается — оно и неудивительно.
Так что же такое кэш в телефоне андроид? — Когда вы используете приложения, они сохраняют часть данных на телефон для последующего использования (чтобы не подгружать заново из интернета). Эти файлики хранятся в кэше приложения.
Простой пример. Наверняка всем знакомо приложение «Вконтакте» — оно будет сохранять изображения и другие данные на телефон, чтобы каждый раз не закачивать их из интернета снова. Аватарки, история сообщений — наверняка вы заметили что частично эти данные доступны даже без доступа в интернет, так вот — они подгрузились с вашего устройства и тем самым увеличивает скорость загрузки и значительно экономит трафик.
Что такое кэшированные данные в телефоне андроид? — Это временные данные, которые хранятся в памяти вашего устройства для более быстрой работы приложения и экономии вашего интернет трафика.
Просмотреть сколько занимает кэш приложения или игрушки можно в настройках вашего устройства, например на смартфонах Xioami в их фирменной прошивке MIUI есть отдельный пункт в настройках, который все эти нюансы анализирует и может помочь очистить вам кеш приложений.
Чтобы предупредить волну комментариев о том, что я дал не совсем верное определение — я знаю что такое кэш, но в контексте телефонов мое определение будет более верным и понятным для простых людей
Удалить конечно же можно, но вот нужно ли?! — это совсем другой вопрос. Если у вас нет проблем со свободным пространством на телефоне, то и особой нужды удалять кэшированные данные смысла нет… если вы поняли как это работает, то логично что все приложения опять же подгрузят все эти данные (хотя немного свободного места вы выиграете)
Очистка кэшированных данных не удаляет другую информацию (логины, пароли или сохранения ваших любимых игрушек), поэтому при возникновении любых проблем с кешем его можно не задумываясь удалить.
Наверняка с функцией «Очистить кеш» вы обратили внимание на кнопку «Стереть данные» — это крайние меры… этим самым вы очищаете кеш приложения и удаляете все настройки программы. После этого, приложение или игра запустится с нуля (как будто вы его установили впервые).
Если вы сотрете данные приложения «Вконтакте», то вам при запуске придется заново вводить свои учетные данные. Аналогично и с игрушками — весь игровой процесс вы потеряете и начнете с самого начала (если вы не использования облачного сохранения)
После очистки данных приложения или игрушки попробуйте запустить ее… без устаревших данных и кеша вы запускаете программу в первый раз, просто проверьте решило ли это вашу проблему, если вы искали функцию «Стереть данные» для разрешения проблем с работой приложения.
Теперь перейдем к вечному вопросу — стоит ли очищать кэш в телефоне принудительно?! Скорее всего этого делать не придется, однако некоторые приложения могут некорректно работать… если вы заметили что одна из программ начала жрать место в памяти устройства — можете смело очищать кеш.
Если приложение или игра работает откровенно плохо или не работает совсем (а вполне возможно вы просто хотите запустить его как в первый раз) — вы можете «Стереть данные» и выполните первоначальную настройку. Будьте аккуратны — восстановить данные вы уже не сможете!
Вот мы с вами и разобрали что такое КЭШ в телефоне и почему он занимает так много места. Надеюсь моя непутевая заметка помогла вам разобраться в данных терминах и вы больше не боитесь этих непонятных выражений — всегда рад увидеть вас в комментариях!
Как уже упоминалось ранее, статическая оперативная память нашла применение в кэш-памяти . Основное достоинство статической памяти - это ее быстродействие. Основной недостаток - большой физический объем, занимаемый памятью и высокое энергопотребление.
Напомним, что ячейка статической памяти построена на транзисторном каскаде, который может содержать до 10 транзисторов. Поскольку, время переключения транзистора из одного состояния в другое ничтожно мало, то и скорость работы статической памяти высока.
Кэш-память имеет небольшой объем и размещается непосредственно на процессорном кристалле. Ее скорость работы гораздо выше, чем у динамической памяти (модули ОЗУ), но ниже, чем работают регистры общего назначения (РОН) центрального процессора.
Впервые кэш-память появилась на 386-х компьютерах и располагалась она на материнской плате. Материнские платы 386 DX имели кэш-память объемом от 64 до 256 Кб. 486-е процессоры уже имели кэш-память, расположенную на процессорном кристалле, но кэш-память на материнской плате была сохранена. Система кэш-памяти стала двухуровневой: память на кристалле стали называть кэшем первого уровня (L1), а на материнской плате - кэшем второго уровня (L2). Со временем кэш второго уровня "перебрался" на кристалл процессора. Первой это осуществила AMD на процессоре K6-III (L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb).
Наличие кэшей двух уровней потребовало создания механизма их взаимодействия между собой. Существует два варианта обмена информацией между кэш-памятью первого и второго уровня, или, как говорят, две кэш-архитектуры: инклюзивная и эксклюзивная .
Инклюзивная архитектура предполагает дублирование информации, находящейся в L1 и L2.
Схема работы следующая. Во время копирования информации из ОЗУ в кэш делается две копии, одна копия заносится в L2, другая копия - в L1. Когда L1 полностью заполнен, информация замещается по принципу удаления наиболее "старых данных" - LRU (Least-Recently Used). Аналогично происходит и с кэшем второго уровня, но, поскольку его объем больше, то и информация хранится в нем дольше.
При считывании процессором информации из кэша, она берется из L1. Если нужной информации в кэше первого уровня нет, то она ищется в L2. Если нужная информация в кэше второго уровня найдена, то она дублируется в L1 (по принципу LRU), а затем, передается в процессор. Если нужная информация не найдена и в кэше второго уровня, то она считывается из ОЗУ по схеме, описанной выше.
Инклюзивная архитектура применяется в тех системах, где разница в объемах кэшей первого и второго уровня велика. Например, у Pentium 3 (Coppermine): L1 = 16 Kb, L2 = 256 Kb; Pentium 4: L1 = 16 Kb, L2 = 1024 Kb. В таких системах дублируется небольшая часть кэша второго уровня, это вполне приемлемая цена за простоту реализации инклюзивного механизма.
Эксклюзивная кэш-память предполагает уникальность информации, находящейся в L1 и L2.
При считывании информации из ОЗУ в кэш - информация сразу заносится в L1. Когда L1 заполнен, то, по принципу LRU информация переносится из L1 в L2.
Если при считывании процессором информации из L1 нужная информация не найдена, то она ищется в L2. Если нужная информация найдена в L2, то по принципу LRU кэши первого и второго уровня обмениваются между собой строками (самая "старая" строка из L1 помещается в L2, а на ее место записывается нужная строка из L2). Если нужная информация не найдена и в L2, то обращение идет к ОЗУ по схеме, описанной выше.
Эксклюзивная архитектура применяется в системах, где разность между объемами кэшей первого и второго уровня относительно невелика. Например, у Athlon XP: L1 = 64 Kb, L2 = 256 Kb. В эксклюзивной архитектуре кэш-память используется более эффективно, но схема реализации эксклюзивного механизма гораздо сложнее.
Поскольку, кэш-память работает очень быстро, то в кэш помещается информация, к которой часто обращается процессор - это значительно ускоряет его работу. Информация из ОЗУ помещается в кэш, а потом к ней обращается процессор. Существует несколько схем взаимодействия кэш-памяти и основной оперативной памяти.
Кэш-память с прямым отображением. Самый простой вариант взаимодействия кэша с ОЗУ. Объем ОЗУ делится на сегменты (страницы), по объему равные объему всего кэша (например, при объеме кэша 64 Кб и ОЗУ разбивается на страницы по 64 Кб). При взаимодействии кэша с ОЗУ, одна страница ОЗУ размещается в кэш-памяти, начиная с нулевого адреса (т.е., с самого начала кэша). При повторной операции взаимодействия, следующая страница накладывается поверх существующей - т.е., фактически прежние данные заменяются на текущие.
Достоинства : простая организация массива, минимальное время поиска.
Недостатки : неэффективное использование всего объема кэш-памяти - ведь вовсе не обязательно, что данные будут занимать весь объем кэша, они могут занимать и 10%, но следующая порция данных уничтожает предыдущую, таким образом, фактически имеем кэш с гораздо меньшим объемом.
Наборно-ассоциативная кэш-память. Весь объем кэша делится на несколько равных сегментов, кратных двойке в целой степени (2, 4, 8). Например, кэш 64 Кб может быть разделен на:
Pentium 3 и 4 имеют 8-канальную структуру кэша (кэш разбит на 8 сегментов); Athlon Thunderbird - 16-канальную.
При такой организации, ОЗУ делится на страницы, равные по объему одному сегменту кэша (одному кэш-банку). Страница ОЗУ пишется в первый кэш-банк; следующая страница - во второй кэш-банк и т.д., пока все кэш-банки не будут заполнены. Дальнейшая запись информации идет в тот кэш-банк, который не использовался дольше всего (содержит самую "старую" информацию).
Достоинства : повышается эффективность использования всего объема кэша - чем больше кэш-банков (выше ассоциативность), тем выше эффективность.
Недостатки : более сложная схема управления работой кэша; дополнительное время на анализ информации.
Ассоциативная кэш-память. Это предельный случай предыдущего варианта, когда объем кэш-банка становится равным одной строке кэш-памяти (дальше делить уже некуда). При этом любая строка ОЗУ может быть сохранена в любом месте кэш-памяти.
Запоминающий кэш-массив состоит из строк равной длины. Емкость такой строки равна размеру пакета, считываемого из ОЗУ за 1 цикл (например, Pentium 3 - 32 байта; Pentium 4 - 64 байта). Строка загружается в кэш и извлекается только целиком.
Достоинства : максимальная эффективность использования пространства кэш-памяти.
Недостатки : наибольшие затраты времени на поиск информации.
Когда речь идет об информационных технологиях, очень часто можно услышать такое слово как "кэш". Однако, далеко не все люди знают зачем он нужен, для каких целей применяется и прочее. Поэтому в рамках данной статьи я рассмотрю вопрос что такое кэш , а так же расскажу о некоторых нюансах и проблемах, связанных с использованием кэша.
Но, прежде, чем продолжать, пара слов. Существует много различных технологий и практических реализаций кэша, поэтому в рамках данной статьи я не буду заострять на них внимание и углубляться в детали, так как найти полную информацию о каждом типе кэширования очень легко. Другими словами, статья предназначена для тех людей, которым просто интересно узнать, что это за штука, как она устроена, какие с ней бывают проблемы и прочее.
Итак. начнем.
Кэш - это временное хранилище данных (файлов, информации и прочего), которое позволяет существенно экономить время и ресурсы. Стоит сразу отметить, что я намеренно не указал за счет чего происходит экономия, так как в зависимости от технологий это может происходить благодаря разным факторам.
Самый простой способ понять, что такое кэш. Это представить себе два варианта просмотра видео. В первом случае, вы когда-то давно скачали фильм и смотрите его с жесткого диска. Во втором случае, смотрите ролик через браузер в интернете. Фильм в обоих случаях один и тот же. Однако, первый метод позволяет вам приступить к просмотру сразу. Второй же подход требует от вас подождать того момента, когда загрузится хотя бы часть видео. Как видите, первый метод позволяет вам насладится художеством гораздо быстрее. Если говорить о кэше, то в данном случае это каталог, где хранятся ваши фильмы, а экономия достигается за счет того, что файл с роликом у вас уже есть и что скорость чтения с жесткого диска существенно быстрее, чем скорость скачивания файлов из интернета.
Приведу другой пример. Практически каждый день вы открываете сайты в браузере и, наверное, замечали, что если сайт открывается первый раз, то это происходит долго. Все последующие открытия страниц происходят гораздо быстрее. Почему так получается? Сегодня, чтобы сайт мог красиво отобразиться в браузере, последнему необходимо скачать кучу файлов, которые в сумме легко могут занимать более 1-5 Мб. Если при каждом посещении страницы будет необходимо снова и снова скачивать эти файлы, то сайт будет очень медленно открываться. Чтобы этого не происходило и страницы при повторном посещении открывались быстро, браузер сохраняет эти файлы у себя во временном каталоге, помечая их метками о сайтах, откуда они были скачаны. Этот каталог и представляет собой кэш. Разница в скорости происходит из-за того же, что и в случае с примером про фильмы.
Если говорить об аппаратуре и устройствах компьютера, такой как процессор и жестком диске, то там ситуация с кэшем немного иная. Рассмотрим как пример процессор. Его кэш представляет собой просто очень быструю память (примерно в 10 раз быстрее оперативной памяти), которую сложно сделать большой по размеру вмещаемых данных. Так, например, вы никогда не встретите процессоры с кэш-памятью размером в 1 Гб. Сам этот кэш хранит в себе машинные коды, которые необходимо выполнять процессору, и часто используемые данные. Экономия достигается за счет того, что в то время, когда процессор выполняет команды, параллельно из оперативной памяти записываются следующие машинные коды в кэш. Если чуть проще, то суть в одновременном наполнении кэша следующими кодами и выполнении процессором уже загруженных кодов. Кроме того, как уже говорил, в кэше так же хранятся данные, к которым процессору необходимо часто обращаться.
Примечание : Вообще кэширование у процессора устроено более сложно, чем я описал, но в общем и целом по смыслу происходит именно так.
Как видите, кэш может быть реализован разными методами, а прирост производительности и экономия достигаться за счет разных факторов.
Проблемы с кэшем в основном строятся на том факте, что при повторном использовании ранее сохраненных данных эта информация может быть уже неактуальной. Возникать это может как из-за ошибок системы кэширования, так и из-за повреждения данных другими системами (программами).
Примечание : Конечно, бывают случаи с проблемами из-за сбоев самих устройств, но это очень редкие случаи.
Рассмотрим несколько обыденных проблем с кэшем, с которыми сталкивается практически каждый человек:
1. В эпоху интернета, сложно не отметить проблемы с кэшем браузера . Суть в данном случае проста. Как уже говорил, браузер сохраняет файлы, необходимые для красивого и корректного отображения сайтов. Если на сайте эти файлы редактировались, а браузер не скачал их отредактированную версию, то, вероятнее всего, будут возникать ошибки - кнопки не запускаться, стили съезжать, "кракозябры" появляться и прочее. Именно поэтому, часто можно услышать совет при проблемах с сайтами - почистить кэш браузера. Если вы ранее считали, что эта шутка и кто-то вас подкалывает, то это не так.
2. У программ бывают проблемы с кэшем . Как уже говорилось, временное хранилище может быть организовано разными методами и предназначено для разных целей. Так, например, некая программа может хранить в кэше промежуточные результаты, которые требуют существенного времени на их вычисление. Если эти вычисления зависят от чего-либо, то периодически могут возникать проблемы из-за того, что данные в кэше не были пересчитаны. И тут так же часто советуют либо запустить функцию очистки кэша, либо удалить определенные файлы.
3. Проблемы с кэшем из-за сбоев Windows . Операционная система Windows содержит ошибки. И в самом этом факте нет ничего удивительного. Практически любая обычная программа содержит в себе ошибки. А Windows это куда более сложная система. Например, возьмем тот же браузер. Как уже говорилось, браузер делает пометки для файлов, находящихся в кэше, чтобы всегда можно было отслеживать насколько актуальными являются версии файлов. Теперь, представьте, что файлы на сайте не менялись, но из-за ошибки Windows файлы в кэше были испорчены. Как вы, наверное, уже догадались, в таком случае сайты будут открываться с ошибками, так как по сведениям браузера файлы актуальны и их не нужно скачивать, а по факту все наоборот.
