کش خوب است یا بد؟

شاید تا به حال بارها کلمه کش ( حافظه  Cache ) را به گوش خود شنیده و احتمالا بارها دیده اید که گفته می شود این مدل از پردازنده فول کش است و یا نه Half Cache است . این حافظه اصلا چه کاری انجام می دهد و یا به طور کلی اصلا چه چیزی هست؟ این ها سوالاتی است که بارها از خود پرسیده ایم.آیا کش خوب است ؟

کش یک حافظه بسیار گران قیمت است که حتی در طول مدت چندین سال از ارائه آن بازهم قیمت آن با کاهش رو به رو نشده است. این که کش چه کاری انجام می دهد مورد توجه بسیاری از افرادی است که از سیستم رایانه ای بهره می برند. همانطور که می دانیم سرعت دسترسی به اطلاعات در حافظه فرار RAM بسیار پائین تر از سرعت دسترسی به داده ها در CPU است. CPU به دلایل مختلف بسیار سریعتر از تمامی قطعات موجود در یک سیستم سخت افزاری عمل می کند. میلیون ها دیود و ترانزیستور در CPU باعث می شوند تا با سرعتی سرسام آور یک پردازش اطلاعات انجام گیرد ، سرعت RAM و هارد دیسک ها به هیچ وجه قابل مقایسه با سرعت پردازش CPU نیست. در نظر بگیریم برای مثال یک جوی آب باریک داریم و یک شیر آب بسیار بزرگ که آب بسیار زیادی از آن خارج می شود. اگر شیر آب را تا آخرین مقدار بازکنیم از جوی آب سر ریز خواهد شد و در این شرایط اگر بخواهیم حتی قطره ای آب هدر نرود می بایست حتما شیر آب را به مقداری تغییر دهیم که با جوی باریک برابری داشته باشد. این مثال مصداق هارد دیسک ، RAM و پردازنده است. سرعت پردازنده چون بسیار بالاتر ازاجزای دیگر سیستم است مدام باید منتظر بماند تا از همان جوی آب که در رایانه BUS نامیده می شود ، اطلاعات به اجزای مختلف سیستم وارد شوند. پس سرعت پردازش داده ها در پردازنده اصلی بسیار بالاتر از دیگر قطعات سیستم سخت افزاری است.

در این جاست که حافظه نهان کش به داد پردازنده رسیده و باعث می شود تا CPU با پیش بینی حرکات بعدی کاربر تا اندازه زیادی هم به قطعات دیگر رسیدگی کند و هم به دستورات کاربر سریعتر پاسخ دهد. کش حافظه ای بسیار سریع است  این حافظه با سرعتی فوق تصور ما اطلاعات را در خود نگهداری و در مواقع لازم از آن بهره می برد. پردازنده برای این که سرعت سیستم را تا حد بالایی نگه دارد پس از یک سری کارها ، در حافظه کش آنچه که احتمال می دهد در مرحله بعدی کاربر انجام دهد را نگهداری می کند بدین ترتیب دیگر لازم نیست که از اول همه کارها انجام شود. برای مثال و برای روشن شدن این مطلب ، نمونه ای را ذکر می کنیم. فردی برای خوردن یک وعده غذا همیشه برنامه دارد. یعنی روز اول یک نوع ، روز دوم یک نوع دیگر و … و هربار هم تنها به یک رستوران غذا سفارش می دهد. پس ازگذشت یک مدت رستوران متوجه برنامه هفتگی این فرد شده و غذاها را همیشه طبق آمار زودتر آماده می کند. بدین ترتیب سرعت رسیدن غذاها به مقصد سریع تر انجام می شود. اما پس از گذشت مدتی نوع غذاها تغییر می کند. علاوه بر انواع قبلی  یک سری غذا جدید هم اضافه می شود. در این جاست که رستوران باید غذاهای جدید را هم در لیستی دیگر آماده سازد ، این دو به مانند همان کش و دیگر اجزای سیستم عمل می کنند.

دو میز هم به مانند L1 و L2 هستند. این که گفتته می شود یک سیستم فول کش است بدین معناست که از هردو L1 و L2 بهره می برد و پردازنده ای که تنها L1 را دارد پس Half Cache  است. پس وجود کش تا حد بسیار زیادی به افزایش سرعت کار سیستم کمک می کند. عدم وجود کش هرچند هم که بهترین سیستم سخت افزاری باشد ، اما فقدان آن مطمئنا حس خواهش شد. نکته بعدی در این مورد این که آیا همیشه کش خوب است یا نه بالعکس گاهی مشکل ساز هم می شود. کش گاهی خوب و گاهی بد است. سرعت را افزایش می دهد اما از طرفی هم باعث کرش ( Crash ) شدن سیستم می شود و این مورد بیشتر تر Full Cache ها رخ می دهد. نه تنها در سخت افزار بلکه در نرم افزارها هم کش وجود دارد ، در مرورگر معروف موزیلا کش نیز وجود دارد ، حتما به این مورد برخورد کرده اید که فایرفاکس Crash می شود ، دلیل این امر پرشدن کش داخلی مرورگر می باشد. تنها مشکلی که کش می تواند ایجاد کند چه در سخت افزار و چه در نرم افزار Crash شدن سیستم است که در سخت افزار با یک ریست کلی سیستم ، به حالت اولیه باز خواهد گشت.

در جای دیگر هم کش مورد استفاده قرار می گیرد و آن هم سیستم Cache Server شرکت های ارائه دهنده سرویس های اینترنتی است. در این سیستم مدیر ISP با توجه به زمانی معین آمار سایت هایی که بیشترین بازید را دارند در کش سرور خود قرار داده و بدین ترتیب همان سایت ها بسیار سریعتر برای کاربران بارگذاری خواهند شد. البته این مورد به همین سادگی که گفته شد هم نیست.

نتیجه آن که کش یک حافظه بسیار گران قیمت و البته بسیار مفید است که قادر است تا سرعت عملکرد سیستم را تا حد زیادی افزایش دهد. گاهی مفید و گاهش مشکل ساز است ، اما بودنش بهتر از نبودن آن است.

منبع