Cachegeheugen versus virtueel geheugen
Het verschil tussen cachegeheugen en virtueel geheugen bestaat in het doel waarvoor deze twee worden gebruikt en in het fysieke bestaan. Cachegeheugen is een type geheugen dat wordt gebruikt om de toegangstijd van het hoofdgeheugen te verbeteren. Het bevindt zich tussen de CPU en het hoofdgeheugen en er kunnen verschillende cacheniveaus zijn, zoals L1, L2 en L3. Het type hardware dat wordt gebruikt voor het cachegeheugen is veel duurder dan het RAM (Random Access Memory) dat wordt gebruikt voor het hoofdgeheugen, omdat het cachegeheugen veel sneller is. Om deze reden is de capaciteit van het cachegeheugen erg klein. Virtueel geheugen is een techniek voor geheugenbeheer die wordt gebruikt om RAM (hoofdgeheugen) efficiënt te gebruiken en tegelijkertijd een aparte geheugenruimte voor elk programma te bieden die zelfs groter is dan de werkelijke fysieke RAM (hoofdgeheugen) capaciteit. Hier wordt de harde schijf gebruikt om het geheugen uit te breiden. De items in het fysieke RAM-geheugen worden heen en weer overgebracht met de harde schijf.
Wat is cachegeheugen?
Cachegeheugen is een type geheugen dat tussen de CPU (Central Processing Unit) en het RAM (Random Access-geheugen) ligt. Het doel van cachegeheugen is om de geheugentoegangstijd van de CPU vanuit het RAM te verminderen. Het cachegeheugen is veel sneller dan RAM. Dus toegangstijd op cache is veel minder dan de toegangstijd op RAM. Maar de kosten van geheugen dat wordt gebruikt voor cachegeheugen zijn veel hoger dan de kosten van geheugen dat voor RAM wordt gebruikt, en daarom is de capaciteit van cachegeheugen erg klein. Het type geheugen dat wordt gebruikt voor cachegeheugen wordt SRAM (Static Random Access Memory) genoemd.
Telkens wanneer de CPU toegang wil tot het geheugen, controleert hij eerst of wat hij nodig heeft zich in het cachegeheugen bevindt. Zo ja, dan zou het er met de minste latentie toegang toe hebben. Als het zich niet in de cache bevindt, wordt de gevraagde inhoud van het RAM naar de cache gekopieerd en heeft alleen de CPU er toegang toe vanuit de cache. Hier wordt bij het kopiëren van inhoud uit de cache niet alleen de inhoud in het gevraagde geheugenadres, maar ook de nabijgelegen inhoud naar de cache gekopieerd. Dus de volgende keer is er een grote kans dat er een cache-hit optreedt, aangezien de meeste computerprogramma's meestal toegang hebben tot gegevens in de buurt of de laatst gebruikte gegevens. Dus vanwege de cache wordt de gemiddelde geheugenlatentie verminderd.
In CPU zijn er drie soorten caches: instructiecache om programma-instructies op te slaan, datacache om gegevensitems op te slaan en de Translation Look-aside Buffer om geheugentoewijzingen op te slaan. Voor gegevenscache zijn er over het algemeen caches op meerdere niveaus. Dat wil zeggen, er zijn verschillende caches als L1, L2 en L3. L1-cache is het snelste maar kleinste cachegeheugen dat zich het dichtst bij de CPU bevindt. L2-cache is langzamer dan L1, maar groter dan L1 en bevindt zich na de L1-cache. Door deze hiërarchie kan een betere gemiddelde geheugentoegangstijd worden bereikt tegen lagere kosten.
Wat is virtueel geheugen?
Virtueel geheugen is een techniek voor geheugenbeheer die in computersystemen wordt gebruikt. Er is geen hardware die virtueel geheugen wordt genoemd, maar het is een concept dat RAM en de harde schijf gebruikt om een virtuele adresruimte voor programma's te bieden. Het eerste RAM-geheugen is verdeeld in delen die pagina's worden genoemd en die worden geïdentificeerd door fysieke geheugenadressen. Op de harde schijf is een speciaal gedeelte gereserveerd waar het in Linux de swap wordt genoemd en in Windows een paginabestand. Wanneer een programma wordt gestart, krijgt het een virtuele adresruimte die zelfs groter kan zijn dan het daadwerkelijke fysieke geheugen. Virtuele geheugenruimte is ook verdeeld in delen die pagina's worden genoemd en elk van deze virtuele geheugenpagina's kan worden toegewezen aan een fysieke pagina. De tabel met de naam paginatabel houdt deze toewijzing bij. Wanneer het fysieke geheugen geen ruimte meer heeft, worden bepaalde fysieke pagina's naar dat speciale gedeelte op de harde schijf gepusht. Wanneer een pagina die naar de harde schijf is gepusht opnieuw nodig is, wordt deze naar het fysieke geheugen gebracht door een andere geselecteerde pagina van het fysieke geheugen op de harde schijf te plaatsen.
Wat is het verschil tussen cachegeheugen en virtueel geheugen?
• Cachegeheugen is een type geheugen dat wordt gebruikt om de toegangstijd van het hoofdgeheugen te verbeteren. Het is een sneller type geheugen dat zich tussen CPU en RAM bevindt om de gemiddelde latentie van geheugentoegang te verminderen. Virtueel geheugen is een methode voor geheugenbeheer waarbij het een concept is waarmee programma's hun eigen virtuele geheugenruimte krijgen, die zelfs groter is dan het echte fysieke beschikbare RAM-geheugen.
• Cachegeheugen is een type hardwaregeheugen dat daadwerkelijk fysiek bestaat. Aan de andere kant is er geen hardware die virtueel geheugen wordt genoemd, omdat het een concept is dat RAM, harde schijf, geheugenbeheereenheid en software gebruikt om een virtueel type geheugen te bieden.
• Het beheer van het cachegeheugen wordt volledig door hardware gedaan. Virtueel geheugen wordt beheerd door het besturingssysteem (software).
• Cachegeheugen ligt tussen RAM en de processor. Bij gegevensoverdracht zijn RAM, cachegeheugen en de processor betrokken. Virtueel geheugen daarentegen omvat de overdracht van gegevens tussen RAM en harde schijf.
• Cachegeheugens nemen kleine formaten aan, zoals kilobytes en megabytes. Virtueel geheugen daarentegen omvat enorme afmetingen die gigabytes in beslag nemen.
• Virtueel geheugen omvat gegevensstructuren zoals paginatabellen waarin de toewijzing tussen fysiek geheugen en virtueel geheugen wordt opgeslagen. Maar dit type gegevensstructuren is niet nodig voor cachegeheugen.
Samenvatting:
Cachegeheugen versus virtueel geheugen
Cachegeheugen wordt gebruikt om de toegangstijd van het hoofdgeheugen te verbeteren, terwijl virtueel geheugen een geheugenbeheermethode is. Cachegeheugen is een echte hardware, maar er is geen hardware die virtueel geheugen wordt genoemd. RAM, harde schijf en verschillende andere hardware produceren samen met het besturingssysteem het concept dat virtueel geheugen wordt genoemd om elk programma grote en geïsoleerde virtuele geheugenruimten te bieden. De inhoud in het cachegeheugen wordt beheerd door hardware, terwijl de inhoud in het virtuele geheugen wordt beheerd door het besturingssysteem.
