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ARCHITETTURA CPU E MEMORIA CACHE - COSA SONO E COME FUNZIONANO

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CPU cache: installata direttamente sul processore, questa piccolissima porzione di memoria è utilizzata per conservare i dati utilizzati più di frequente nell'eseguire determinate operazioni. In questo modo la CPU non dovrà effettuare l'accesso alla RAM, accelerando ulteriormente i tempi di esecuzione delle istruzioni

Page cache: si tratta di una porzione della RAM utilizzata dal sistema operativo dove copiare dal disco rigido i dati correntemente in uso. Dal momento che lo spazio è limitato, il sistema operativo tenterà di mantenere il più a lungo possibile una pagina in memoria: solo in caso di necessità si deciderà di svuotare la cache per fare spazio a nuovi datum

Disk cache: un disco rigido, a volte, può essere dotato di una piccola porzione di memoria veloce (della stessa tipologia della memoria RAM) dove caricare porzioni di dati logicamente attigue a quelle appena richieste. Nella maggior parte dei casi, infatti, se un processore accede al dato A, nel breve periodo eseguirà l'accesso ai dati A1, A2, A3 e così via, tutti logicamente correlati al primo dato. In questo modo si anticipano le mosse (e le richieste) del processore e si accorceranno i tempi di esecuzione delle istruzioni in arrivo dal sistema operativo

Web cache: una porzione dell'hard disk di un server o di un normale computer può essere dedicata alla memorizzazione delle pagine web caricate nel corso della navigazione web. In questi casi, il sistema locale (ad esempio il browser) non dovrà più effettuare l'accesso ai sistemi remoti (come i server), bypassando il collo di bottiglia (ovvero il restringimento che si crea quando due sistemi viaggiano a due velocità differenti) che si viene a creare a causa dell'ampiezza di banda

Google cache: detta anche cache dei motori di ricerca, è costituita da copie di pagine web salvate nei server di un search engine. Ciò ha una doppia valenza: da un lato il motore può velocizzare le operazioni di ricerca facendo riferimento alla copia anziché dover effettuare ogni volta l'accesso alla pagina originale; dall'altro offre una copia della pagina utilizzabile dagli utenti nel caso in cui l'originale non sia raggiungibile per qualche motivo

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La gestione della memoria è trasparente all' utente, cioè l' utente opera come se la memoria cache non ci fosse. Il funzionamento della memoria cache è il seguente:

Quando si legge un dato nella memoria centrale, se il dato si trova nella memoria cache la lettura avviene dalla cache,altrimenti la memoria cache copia il blocco di memoria centrale contenente il dato e lo fornisce all' unita di elaborazione.

Nella scrittura di un dato in memoria centrale, il dato viene scritto in memoria centrale e poi copiato nella memoria cache, questo meccanismo viene detto di tipo "write throug".

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La prima memoria cache nella storia è stata una cpu cache realizzata nel 1965 all' università di Cambridge da Scarrott.I nizialmente veniva chiamata memoria slave e solo con la presentazione del primo calcolatore commerciale dotato di questa memoria,ibm 360/85, il termine slave venne sostituito con il termine cache.

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La prima memoria cache nella storia è stata una cpu cache realizzata nel 1965 all' università di Cambridge da Scarrott. Inizialmente veniva chiamata memoria slave e solo con la presentazione del primo calcolatore commerciale dotato di questa memoria,ibm 360/85, il termine slave venne sostituito con il termine cache.

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Si distinguono tre livelli di memoria cache:

• Cache di livello 1 (L1) che è integrata nel chip del

microprocessore; capacità media di 256-512 KB

• Cache di livello 2 (L2) che di solito è esterna al chip del

microprocessore ma su circuiti molto veloci; capacità fino ad

1MB. Unita alla cache di livello 2, ora i computer hanno anche una cache di livello 3 (L3) tra la memoria centrale e la L2

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Le memoria cache sono realizzate con SRAM (molto più

veloci delle DRAM e molto più costose)

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Possiamo trovare memorie cache:

• nella comunicazione tra memoria RAM e unità a disco,

• nel trasferimento dati tra memoria RAM e CPU quando la RAM non è in grado di servire tempestivamente le richieste della CPU.

In commercio esistono infatti memorie RAM caratterizzate da velocità e costi diversi, adatte quindi a operare con CPU funzionanti a frequenze diverse.

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La memoria cache è una memoria temporanea utilizzata per trasferire dati da un dispositivo a un altro operanti a velocità di lavoro diverse (uno veloce e l’altro lento). L’introduzione di queste memorie consente di intervenire efficacemente in tutte le situazioni nelle quali l’avanzamento dei processi è condizionato dai rallentamenti dovuti ai tempi diversi di elaborazione da parte delle unità del sistema.