यदि आप एक प्रौद्योगिकी उत्साही हैं, तो आपने शायद कैश के बारे में सुना होगा और वे आपके सिस्टम पर रैम के साथ कैसे काम करते हैं ताकि इसे तेज़ बनाया जा सके। लेकिन क्या आपने कभी सोचा है कि कैश क्या है और यह रैम से कैसे अलग है?
ठीक है, अगर आपके पास है, तो आप सही जगह पर हैं क्योंकि हम हर उस चीज़ को देखेंगे जो कैश मेमोरी को रैम से अलग करती है।
अपने कंप्यूटर के मेमोरी सिस्टम को जानें
इससे पहले कि हम RAM की तुलना कैश से करना शुरू करें, यह समझना महत्वपूर्ण है कि कंप्यूटर पर मेमोरी सिस्टम कैसे डिज़ाइन किया गया है।
आप देखते हैं, रैम और कैश दोनों वाष्पशील मेमोरी स्टोरेज सिस्टम हैं। इसका मतलब यह है कि ये दोनों स्टोरेज सिस्टम अस्थायी रूप से डेटा स्टोर कर सकते हैं और तभी काम करते हैं जब उन्हें बिजली की आपूर्ति की जाती है। इसलिए, जब आप अपना कंप्यूटर बंद करते हैं, तो रैम और कैशे में संग्रहीत सभी डेटा हटा दिए जाते हैं।
इस कारण से, किसी भी कंप्यूटिंग डिवाइस में दो अलग-अलग प्रकार के स्टोरेज सिस्टम होते हैं- प्राथमिक और द्वितीयक मेमोरी। ड्राइव एक कंप्यूटर सिस्टम पर द्वितीयक मेमोरी हैं जहां आप अपनी फाइलों को सहेजते हैं, बिजली बंद होने पर डेटा स्टोर करने में सक्षम होते हैं। दूसरी ओर, प्राथमिक मेमोरी सिस्टम चालू होने पर CPU को डेटा की आपूर्ति करता है।
लेकिन कंप्यूटर पर मेमोरी सिस्टम क्यों है जो बंद होने पर डेटा स्टोर नहीं कर सकता है? खैर, एक बड़ा कारण है कि कंप्यूटर के लिए प्राथमिक स्टोरेज सिस्टम सर्वोत्कृष्ट क्यों हैं।
आप देखते हैं, यद्यपि आपके सिस्टम पर प्राथमिक मेमोरी डेटा को संग्रहीत करने में असमर्थ है, जब कोई शक्ति नहीं होती है, वे द्वितीयक स्टोरेज सिस्टम की तुलना में बहुत तेज होती हैं। संख्या के संबंध में, एसएसडी जैसे सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम में 50 माइक्रोसेकंड का एक्सेस टाइम होता है.
इसके विपरीत, प्राथमिक मेमोरी सिस्टम, जैसे रैंडम एक्सेस मेमोरी, सीपीयू को हर 17 नैनोसेकंड में डेटा की आपूर्ति कर सकता है। इसलिए, सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम की तुलना में प्राइमरी मेमोरी सिस्टम लगभग 3,000 गुना तेज होते हैं।
गति में इस अंतर के कारण, कंप्यूटर सिस्टम एक मेमोरी पदानुक्रम के साथ आते हैं, जो डेटा को आश्चर्यजनक रूप से तेज गति से सीपीयू तक पहुंचाने में सक्षम बनाता है।
यहां बताया गया है कि आधुनिक कंप्यूटर में मेमोरी सिस्टम के माध्यम से डेटा कैसे चलता है।
- स्टोरेज ड्राइव (द्वितीयक मेमोरी): यह डिवाइस डेटा को स्थायी रूप से स्टोर कर सकता है लेकिन सीपीयू जितना तेज़ नहीं है। इसके कारण, CPU सीधे सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम से डेटा एक्सेस नहीं कर सकता है।
- रैम (प्राथमिक मेमोरी): यह स्टोरेज सिस्टम सेकेंडरी स्टोरेज सिस्टम से तेज है लेकिन डेटा को स्थायी रूप से स्टोर नहीं कर सकता है। इसलिए, जब आप अपने सिस्टम पर कोई फाइल खोलते हैं, तो वह हार्ड ड्राइव से रैम में चली जाती है। उस ने कहा, यहाँ तक कि RAM भी CPU के लिए पर्याप्त तेज़ नहीं है।
- कैश (प्राथमिक मेमोरी): इस समस्या को हल करने के लिए, एक विशेष प्रकार की प्राथमिक मेमोरी जिसे कैश मेमोरी के रूप में जाना जाता है, को सीपीयू में एम्बेड किया जाता है और यह कंप्यूटर पर सबसे तेज़ मेमोरी सिस्टम है। यह मेमोरी सिस्टम तीन भागों में बांटा गया है, अर्थात् L1, L2 और L3 कैश. इसलिए, सीपीयू द्वारा संसाधित किए जाने वाले किसी भी डेटा को हार्ड ड्राइव से रैम और फिर कैश मेमोरी में ले जाया जाता है। उस ने कहा, सीपीयू सीधे कैश से डेटा तक नहीं पहुंच सकता।
- सीपीयू रजिस्टर (प्राथमिक मेमोरी): कंप्यूटिंग डिवाइस पर सीपीयू रजिस्टर आकार में छोटा होता है और प्रोसेसर आर्किटेक्चर पर आधारित होता है। ये रजिस्टर 32 या 64 बिट डेटा रख सकते हैं। एक बार जब डेटा इन रजिस्टरों में चला जाता है, तो सीपीयू इसे एक्सेस कर सकता है और कार्य को हाथ में ले सकता है।
रैम को समझना और यह कैसे काम करता है
जैसा कि पहले बताया गया है, डिवाइस पर रैंडम एक्सेस मेमोरी कंप्यूटर पर प्रोग्राम के लिए सीपीयू को डेटा स्टोर करने और आपूर्ति करने के लिए जिम्मेदार है। इस डेटा को स्टोर करने के लिए रैंडम एक्सेस मेमोरी डायनेमिक मेमोरी सेल (DRAM) का उपयोग करती है।
यह सेल एक कैपेसिटर और एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके बनाया गया है। इस व्यवस्था में कैपेसिटर का उपयोग चार्ज को स्टोर करने के लिए किया जाता है, और कैपेसिटर के चार्ज की स्थिति के आधार पर; मेमोरी सेल में या तो 1 या 0 हो सकता है।
अगर कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज है, तो इसे 1 स्टोर करने के लिए कहा जाता है। दूसरी ओर, जब इसे डिस्चार्ज किया जाता है, तो इसे 0 स्टोर करने के लिए कहा जाता है। हालाँकि DRAM सेल चार्ज स्टोर करने में सक्षम है, यह मेमोरी डिज़ाइन इसके दोषों के साथ आता है।
आप देखते हैं, जैसा कि RAM चार्ज करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करता है, यह उसमें संग्रहीत चार्ज को खो देता है। इसके कारण RAM में संग्रहित डेटा नष्ट हो सकता है। इस समस्या को हल करने के लिए, कैपेसिटर में संग्रहीत चार्ज को अर्थ एम्पलीफायरों का उपयोग करके रीफ्रेश किया जाता है-रैम को संग्रहीत जानकारी को खोने से रोकता है।
हालाँकि, चार्ज के इस ताज़ा होने से कंप्यूटर चालू होने पर RAM को डेटा स्टोर करने में सक्षम बनाता है, यह परिचय देता है सिस्टम में विलंबता के रूप में RAM ताज़ा होने पर CPU को डेटा संचारित नहीं कर सकता है - सिस्टम को धीमा कर रहा है नीचे।
इसके अलावा, रैम को मदरबोर्ड से जोड़ा जाता है, जो बदले में, सॉकेट्स का उपयोग करके सीपीयू से जुड़ा होता है। इसलिए, RAM और CPU के बीच काफी दूरी होती है, जिससे CPU तक डेटा पहुंचाने का समय बढ़ जाता है।
ऊपर बताए गए कारणों की वजह से RAM हर 17 नैनोसेकंड में केवल CPU को डेटा की आपूर्ति करता है। उस गति से, CPU अपने चरम प्रदर्शन तक नहीं पहुँच सकता। ऐसा इसलिए है क्योंकि 4 गीगाहर्ट्ज़ की टर्बो बूस्ट फ्रीक्वेंसी पर चलने पर सर्वश्रेष्ठ प्रदर्शन देने के लिए सीपीयू को नैनोसेकंड के प्रत्येक तिमाही में डेटा की आपूर्ति करने की आवश्यकता होती है।
इस समस्या को हल करने के लिए, हमारे पास कैश मेमोरी है, एक अन्य अस्थायी स्टोरेज सिस्टम जो रैम से बहुत तेज है।
कैश मेमोरी समझाया
अब जब हम RAM के साथ आने वाली चेतावनियों के बारे में जानते हैं, तो हम कैशे मेमोरी को देख सकते हैं और यह कैसे RAM के साथ आने वाली समस्या को हल करता है।
सबसे पहले और सबसे महत्वपूर्ण, कैश मेमोरी मदरबोर्ड पर मौजूद नहीं है। इसके बजाय, इसे CPU पर ही रखा गया है। इसके कारण, डेटा को CPU के पास संग्रहीत किया जाता है—जिससे वह डेटा को तेज़ी से एक्सेस कर पाता है।
इसके अतिरिक्त, कैश मेमोरी आपके सिस्टम पर चलने वाले सभी प्रोग्रामों के लिए डेटा स्टोर नहीं करती है। इसके बजाय, यह केवल वह डेटा रखता है जो CPU द्वारा बार-बार अनुरोध किया जाता है। इन अंतरों के कारण, कैश आश्चर्यजनक रूप से तीव्र गति से CPU को डेटा भेज सकता है।
इसके अलावा, रैम की तुलना में, कैश मेमोरी डेटा स्टोर करने के लिए स्टैटिक सेल (SRAM) का उपयोग करती है। डायनेमिक सेल की तुलना में, स्टैटिक मेमोरी को रिफ्रेश करने की आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि वे चार्ज को स्टोर करने के लिए कैपेसिटर का उपयोग नहीं करते हैं।
इसके बजाय, यह सूचनाओं को संग्रहीत करने के लिए 6 ट्रांजिस्टर के सेट का उपयोग करता है। ट्रांजिस्टर के उपयोग के कारण, स्थैतिक सेल समय के साथ चार्ज नहीं खोता है, कैश को सीपीयू को बहुत तेज गति से डेटा की आपूर्ति करने में सक्षम बनाता है।
उस ने कहा, कैश मेमोरी में भी इसकी खामियां हैं। एक के लिए, रैम की तुलना में यह बहुत अधिक महंगा है। इसके अतिरिक्त, DRAM की तुलना में एक स्थिर RAM सेल बहुत बड़ा होता है, क्योंकि 6 ट्रांजिस्टर के एक सेट का उपयोग एक बिट सूचना को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है। यह DRAM सेल के सिंगल-कैपेसिटर डिज़ाइन से काफी बड़ा है।
इसके कारण, SRAM की मेमोरी घनत्व बहुत कम है, और एक SRAM को बड़े स्टोरेज आकार के साथ CPU डाई पर रखना संभव नहीं है। इसलिए, इस समस्या को हल करने के लिए, कैश मेमोरी को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है, अर्थात् L1, L2 और L3 कैश, और CPU के अंदर और बाहर रखा जाता है।
राम बनाम। कैश मैमोरी
अब जब हमें रैम और कैश की बुनियादी समझ हो गई है, तो हम यह देख सकते हैं कि वे एक दूसरे से कैसे तुलना करते हैं।
तुलना मीट्रिक |
टक्कर मारना |
कैश |
समारोह |
सिस्टम पर चल रहे सभी एप्लिकेशन के लिए प्रोग्राम डेटा स्टोर करता है। |
सीपीयू द्वारा आवश्यक अक्सर उपयोग किए जाने वाले डेटा और निर्देशों को स्टोर करता है। |
आकार |
इसकी उच्च मेमोरी घनत्व के कारण, RAM उन पैकेजों में आ सकता है जो 2 गीगाबाइट डेटा से लेकर 64 गीगाबाइट तक कहीं भी स्टोर कर सकते हैं। |
इसकी कम मेमोरी घनत्व के कारण, कैश मेमोरी डेटा को किलोबाइट्स या मेगाबाइट्स की सीमा में संग्रहीत करती है। |
लागत |
अपने सिंगल ट्रांजिस्टर/कैपेसिटर डिज़ाइन के कारण RAM बनाना सस्ता है। |
इसके 6-ट्रांजिस्टर डिज़ाइन के कारण कैश बनाना महंगा है। |
जगह |
रैम मदरबोर्ड से जुड़ा होता है और सीपीयू से काफी दूर होता है। |
कैश या तो CPU कोर के अंदर मौजूद होता है या कोर के बीच साझा किया जाता है। |
रफ़्तार |
रैम धीमी है। |
कैश तेज है। |
Cache मेमोरी RAM से काफी तेज होती है
रैम और कैश दोनों अस्थिर मेमोरी सिस्टम हैं, फिर भी दोनों विशिष्ट कार्य करते हैं। एक ओर, RAM आपके सिस्टम पर चल रहे प्रोग्रामों को संग्रहीत करता है, जबकि कैश CPU-प्रदर्शन में सुधार के पास अक्सर उपयोग किए जाने वाले डेटा को संग्रहीत करके RAM का समर्थन करता है।
इसलिए, यदि आप एक ऐसी प्रणाली की तलाश कर रहे हैं जो शानदार प्रदर्शन प्रदान करती है, तो इसके साथ आने वाली रैम और कैशे को देखना आवश्यक है। अपने पीसी से अधिकतम लाभ उठाने के लिए दोनों मेमोरी सिस्टम के बीच एक उत्कृष्ट संतुलन सर्वोत्कृष्ट है।