Chúng ta đã nghe nhiều về RAM và bộ nhớ cache, chúng đều là bộ nhớ nhưng đâu là điểm khác biệt?

06:38 31/01/2023

Cả RAM và cache đều là bộ nhớ chính tạm thời. Nhưng sự khác biệt giữa chúng là gì?

Nếu là người đam mê công nghệ, bạn có thể đã nghe nói về bộ nhớ cache và cách chúng hoạt động với RAM để giúp hệ thống của laptop chạy nhanh hơn. Nhưng có bao giờ bạn thắc mắc cache là gì và nó khác với RAM như thế nào không?

Tìm hiểu hệ thống bộ nhớ trên máy tính

Trước khi bắt đầu so sánh RAM với bộ nhớ đệm, điều quan trọng là phải hiểu hệ thống bộ nhớ trên máy tính được thiết kế như thế nào.

Bạn thấy đấy, cả RAM và cache đều là hệ thống lưu trữ bộ nhớ tạm thời. Điều này có nghĩa là cả hai hệ thống lưu trữ này đều có thể lưu trữ dữ liệu tạm thời và chỉ hoạt động khi chúng được cấp điện. Do đó, khi bạn tắt máy tính, tất cả dữ liệu được lưu trữ trong RAM và cache sẽ bị xóa.

Vì lý do này, bất kỳ thiết bị máy tính nào cũng có hai loại hệ thống lưu trữ khác nhau, đó là bộ nhớ chính và bộ nhớ phụ. Ổ đĩa là bộ nhớ thứ cấp trên hệ thống máy tính nơi bạn lưu các tệp của mình, có khả năng lưu trữ dữ liệu khi tắt nguồn. Mặt khác, hệ thống bộ nhớ chính cung cấp dữ liệu cho CPU khi được bật.

RAM, bộ nhớ cache, mẹo mua laptop, giải thích công nghệ

Nhưng tại sao trên máy tính có hệ thống bộ nhớ không thể lưu trữ dữ liệu khi tắt máy? Đúng vậy, có một lý do lớn giải thích tại sao các hệ thống lưu trữ chính lại cần thiết cho máy tính.

Mặc dù bộ nhớ chính trên hệ thống của bạn không có khả năng lưu trữ dữ liệu khi không có điện, nhưng chúng nhanh hơn nhiều khi so sánh với các hệ thống lưu trữ thứ cấp. Về số lượng, các hệ thống lưu trữ thứ cấp như SSD có thời gian truy cập là 50 micro giây (1 giây [s] = 1.000.000 Micro giây [µs]).

Ngược lại, các hệ thống bộ nhớ chính, chẳng hạn như bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, có thể cung cấp dữ liệu cho CPU sau mỗi 17 nano giây (1 Nano giây [ns] = 0,000000001 giây [s]). Do đó, hệ thống bộ nhớ sơ cấp nhanh hơn gần 3.000 lần so với hệ thống lưu trữ thứ cấp.

Do sự khác biệt về tốc độ này, các hệ thống máy tính đi kèm với hệ thống phân cấp bộ nhớ, cho phép dữ liệu được chuyển đến CPU với tốc độ nhanh đáng kinh ngạc.

RAM, bộ nhớ cache, mẹo mua laptop, giải thích công nghệ

Đây là cách dữ liệu di chuyển qua các hệ thống bộ nhớ trong một máy tính hiện đại:

Ổ đĩa lưu trữ (Bộ nhớ thứ cấp): Thiết bị này có thể lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn nhưng không nhanh bằng CPU. Do đó, CPU không thể truy cập dữ liệu trực tiếp từ hệ thống lưu trữ thứ cấp.

RAM (Bộ nhớ chính): Hệ thống lưu trữ này nhanh hơn hệ thống lưu trữ thứ cấp nhưng không thể lưu trữ dữ liệu vĩnh viễn. Do đó, khi bạn mở một tệp trên hệ thống của mình, tệp đó sẽ di chuyển từ ổ cứng sang RAM. Điều đó cho thấy ngay cả RAM cũng không đủ nhanh cho CPU.

Bộ nhớ cache (Bộ nhớ chính): Để giải quyết vấn đề này, một loại bộ nhớ chính cụ thể được gọi là bộ nhớ cache được nhúng trong CPU và là hệ thống bộ nhớ nhanh nhất trên máy tính. Hệ thống bộ nhớ này được chia thành 3 phần, cụ thể là bộ đệm L1, L2 và L3. Do đó, bất kỳ dữ liệu nào cần được CPU xử lý sẽ di chuyển từ ổ cứng sang RAM rồi đến bộ nhớ cache. Điều đó nói rằng, CPU không thể truy cập dữ liệu trực tiếp từ bộ đệm.

Thanh ghi CPU (Bộ nhớ chính): Thanh ghi CPU trên thiết bị điện toán có kích thước nhỏ và dựa trên kiến ​​trúc bộ xử lý. Các thanh ghi này có thể chứa 32 hoặc 64 bit dữ liệu. Khi dữ liệu di chuyển vào các thanh ghi này, CPU có thể truy cập nó và thực hiện tác vụ trong tầm tay.

Hiểu về RAM và cách thức hoạt động của nó

Như đã giải thích trước đó, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên trên thiết bị chịu trách nhiệm lưu trữ và cung cấp dữ liệu cho CPU cho các chương trình trên máy tính. Để lưu trữ dữ liệu này, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên sử dụng ô nhớ động (DRAM).

Tế bào này được tạo ra bằng cách sử dụng một tụ điện và một bóng bán dẫn. Tụ điện trong cách sắp xếp này được sử dụng để lưu trữ điện tích và dựa trên trạng thái điện tích của tụ điện; ô nhớ có thể chứa 1 hoặc 0.

Nếu tụ điện được sạc đầy, nó được cho là lưu trữ giá trị 1. Mặt khác, khi nó xả điện, nó được cho là lưu trữ giá trị 0. Mặc dù tế bào DRAM có khả năng lưu trữ điện tích, nhưng thiết kế bộ nhớ này có những sai sót.

RAM, bộ nhớ cache, mẹo mua laptop, giải thích công nghệ

Vì RAM sử dụng các tụ điện để lưu trữ điện tích, nên nó có xu hướng mất điện tích mà nó đã lưu trữ trong đó. Do đó, dữ liệu được lưu trữ trong RAM có thể bị mất. Để giải quyết vấn đề này, điện tích được lưu trữ trong các tụ điện được làm mới bằng cách sử dụng bộ khuếch đại cảm giác, ngăn không cho RAM làm mất thông tin được lưu trữ.

Mặc dù việc làm mới các lần sạc này cho phép RAM lưu trữ dữ liệu khi máy tính được bật, nhưng nó gây ra độ trễ trong hệ thống vì RAM không thể truyền dữ liệu đến CPU khi nó đang được làm mới làm chậm hệ thống.

Ngoài ra, RAM được kết nối với bo mạch chủ, do đó, được kết nối với CPU bằng các ổ cắm. Do đó, có một khoảng cách đáng kể giữa RAM và CPU, làm tăng thời gian dữ liệu được gửi đến CPU.

Vì những lý do nêu trên, RAM chỉ cung cấp dữ liệu cho CPU sau mỗi 17 nano giây. Ở tốc độ đó, CPU không thể đạt hiệu suất cao nhất. Điều này là do CPU cần được cung cấp dữ liệu mỗi 1/4 nano giây để mang lại hiệu suất tốt nhất khi chạy ở tần số tăng áp turbo là 4 Gigahertz.

Để giải quyết vấn đề này, chúng ta có bộ nhớ cache, một hệ thống lưu trữ tạm thời khác nhanh hơn nhiều so với RAM.

Giải thích về bộ nhớ cache

Bây giờ chúng ta đã biết về những lưu ý đi kèm với RAM, chúng ta có thể xem xét bộ nhớ cache và cách nó giải quyết vấn đề xảy ra với RAM.

Đầu tiên và quan trọng nhất, bộ nhớ cache không có trên bo mạch chủ. Thay vào đó, nó được đặt trên chính CPU. Do đó, dữ liệu được lưu trữ gần CPU hơn cho phép CPU truy cập dữ liệu nhanh hơn.

Ngoài ra, bộ nhớ cache không lưu trữ dữ liệu cho tất cả các chương trình đang chạy trên hệ thống của bạn. Thay vào đó, nó chỉ giữ dữ liệu được CPU yêu cầu thường xuyên. Do những khác biệt này, bộ đệm có thể gửi dữ liệu tới CPU với tốc độ nhanh đáng kinh ngạc.

Hơn nữa, so với RAM, bộ nhớ cache sử dụng các ô tĩnh (SRAM) để lưu trữ dữ liệu. So với các ô động, bộ nhớ tĩnh không cần làm mới vì chúng không sử dụng tụ điện để lưu trữ điện tích.

Thay vào đó, nó sử dụng một bộ 6 bóng bán dẫn để lưu trữ thông tin. Do sử dụng bóng bán dẫn, ô tĩnh không bị mất điện tích theo thời gian, giúp bộ đệm cung cấp dữ liệu cho CPU với tốc độ nhanh hơn nhiều.

RAM, bộ nhớ cache, mẹo mua laptop, giải thích công nghệ

Điều đó nói rằng, bộ nhớ cache cũng có sai sót của nó. Thứ nhất, nó đắt hơn nhiều so với RAM. Ngoài ra, một ô RAM tĩnh lớn hơn nhiều so với DRAM, vì một bộ 6 bóng bán dẫn được sử dụng để lưu trữ một bit thông tin. Con số này lớn hơn đáng kể so với thiết kế tụ điện đơn của tế bào DRAM.

Do đó, mật độ bộ nhớ của SRAM thấp hơn nhiều và việc đặt một SRAM duy nhất có kích thước lưu trữ lớn trên khuôn CPU là không thể. Do đó, để giải quyết vấn đề này, bộ nhớ cache được chia thành 3 loại là cache L1, L2 và L3 và được đặt bên trong và bên ngoài CPU.

So sánh RAM và bộ nhớ cache

Bây giờ chúng ta đã hiểu cơ bản về RAM và cache, chúng ta có thể xem chúng so sánh với nhau như thế nào.

RAM, bộ nhớ cache, mẹo mua laptop, giải thích công nghệ

Bộ nhớ cache nhanh hơn nhiều so với RAM

Cả RAM và bộ đệm đều là hệ thống bộ nhớ tạm thời, nhưng cả hai đều phục vụ các tác vụ đặc biệt. Một mặt, RAM lưu trữ các chương trình đang chạy trên hệ thống của máy tính, trong khi bộ đệm ẩn hỗ trợ RAM bằng cách lưu trữ dữ liệu được sử dụng thường xuyên gần CPU để cải thiện hiệu suất.

Do đó, nếu bạn đang tìm kiếm một chiếc laptop mang lại hiệu năng tuyệt vời thì điều cần thiết là xem xét RAM và bộ nhớ cache đi kèm với nó. Sự cân bằng vượt trội giữa cả hai hệ thống bộ nhớ là điều cần thiết để tận dụng tối đa máy tính của bạn.

Thanh Ngọc (Theo Thương Hiệu và Pháp Luật)
5 dấu hiệu cho thấy điện thoại của bạn đang bị hack, cẩn thận mất thông tin cá nhân, mất sạch tiền trong tài khoản

5 dấu hiệu cho thấy điện thoại của bạn đang bị hack, cẩn thận mất thông tin cá nhân, mất sạch tiền...

Xài gì - 1 ngày, 7 giờ trước

Đây là một số dấu hiệu cảnh báo điện thoại có thể đã bị kẻ xấu tấn công, bạn cần kiểm tra lại ngay và luôn.

Điện thoại liên tục báo đầy bộ nhớ, làm ngay thao tác này để dọn dẹp dữ liệu không cần thiết, tha hồ lưu trữ

Điện thoại liên tục báo đầy bộ nhớ, làm ngay thao tác này để dọn dẹp dữ liệu không cần thiết, tha...

Xài gì - 2 ngày, 13 giờ trước

Bộ nhớ điện thoại là tài nguyên quan trọng giúp lưu trữ các ứng dụng, dữ liệu (bao gồm âm thanh, hình ảnh, video...) mà chúng ta sử dụng hằng ngày.

Thảo Trinh bật mí 3 lưu ý bạn nữ cần biết khi mới bắt đầu chơi Golf

Thảo Trinh bật mí 3 lưu ý bạn nữ cần biết khi mới bắt đầu chơi Golf

Đi gì - 2 ngày, 3 giờ trước

Golf là bộ môn đem lại rất nhiều lợi ích về sức khỏe và mở rộng khả năng giao tiếp xã hội. Ngày nay, không chỉ nam giới, nữ giới cũng đang dần theo...

Người mới lái xe thường mắc 3 sai lầm! Hãy xem bạn đã tránh được bao nhiêu? Ngay cả những người lái xe có kinh nghiệm cũng không thể đảm bảo điều đó

Người mới lái xe thường mắc 3 sai lầm! Hãy xem bạn đã tránh được bao nhiêu? Ngay cả những người lái...

Đi gì - 2 ngày, 5 giờ trước

Trong giai đoạn mới tập lái, rất nhiều vụ tai nạn xảy ra do lỗi vận hành, vì vậy chúng ta phải chú ý tránh những hành vi lái xe này càng nhiều càng...

Vị trí an toàn nhất trên ô tô 4-5 chỗ và xe 7 chỗ, nhiều người không biết

Vị trí an toàn nhất trên ô tô 4-5 chỗ và xe 7 chỗ, nhiều người không biết

Đi gì - 2 ngày, 11 giờ trước

Nếu thường xuyên di chuyển bằng xe ô tô thì đây là vị trí bạn nên chọn ngồi để đảm bảo cho sức khỏe bản thân trong trường hợp không may bất chắc xảy...

Giữa tin tái hợp Kỳ Duyên, Minh Triệu có hành động 'phũ'

Giữa tin tái hợp Kỳ Duyên, Minh Triệu có hành động 'phũ'

Chuyện làng sao - 2 giờ, 11 phút trước

Minh Triệu đã có động thái phủ nhận tin tái hợp Kỳ Duyên.

Khởi My khoe ảnh tình tứ bên Kelvin Khánh hậu đính chính thông tin ly hôn, còn 'dằn mặt' bằng cách này

Khởi My khoe ảnh tình tứ bên Kelvin Khánh hậu đính chính thông tin ly hôn, còn 'dằn mặt' bằng cách này...

Chuyện làng sao - 2 giờ, 13 phút trước

Khung ảnh tình cảm của Khởi My và Kelvin Khánh đang được khán giả chú ý.

Thương Tín phủ nhận chuyện nhận tiền để tố bạn thân một thời, quyết không sao kê

Thương Tín phủ nhận chuyện nhận tiền để tố bạn thân một thời, quyết không sao kê

Chuyện làng sao - 2 giờ, 14 phút trước

Thương Tín lại gây ồn ào mạng xã hội vì những thông tin liên quan đến nhạc sĩ Tô Hiếu.

Phước Sang lộ diện sau cơn đột quỵ, sức khỏe ra sao?

Phước Sang lộ diện sau cơn đột quỵ, sức khỏe ra sao?

Chuyện làng sao - 2 giờ, 15 phút trước

Phước Sang được người bạn là Phương Bình đến thăm và cập nhật tình hình của ông đến với mọi người.

'Thất bại lớn nhất trong cuộc đời là nói ra ba bí mật này cho người khác'. Dù bạn có thân thiết với ai đó đến đâu thì cũng phải kiềm chế

'Thất bại lớn nhất trong cuộc đời là nói ra ba bí mật này cho người khác'. Dù bạn có thân thiết...

Kiến thức - 5 giờ, 1 phút trước

Chúng ta thường nói rằng điều quan trọng nhất trong sự tương tác giữa con người với nhau là sự tin tưởng lẫn nhau. Đúng là chỉ có hai người tin tưởng lẫn nhau...

Được vợ khen nhập tâm quá khi hát hit 'Người yêu cũ', Phan Mạnh Quỳnh phân bua:...

Tại sao con người cần lọc nước và đun sôi nước để uống, nhưng các loài động vật khác lại có thể uống trực tiếp? Sự khác biệt là gì?

Tại sao con người cần lọc nước và đun sôi nước để uống, nhưng các loài động vật khác lại có thể...

Kiến thức - 5 giờ, 21 phút trước

Có ba điều kiện cơ bản cho sự sống còn của động vật trên trái đất: nước, oxy và thức ăn. Nếu không có ba điều kiện cơ bản này thì không loài động...

Phương Oanh khi chào đời nặng 5,2 kg, nay được mẹ ruột truyền bí kíp để 'hai bé rồng' bụ bẫm

Phương Oanh khi chào đời nặng 5,2 kg, nay được mẹ ruột truyền bí kíp để 'hai bé rồng' bụ bẫm

Chuyện làng sao - 6 giờ, 36 phút trước

Khi sắp lâm bồn, diễn viên Phương Oanh rất vui vì được bố mẹ ở quê Hà Nam lên thăm.

Tự do tài chính là gì? Làm sao để người bình thường có thể đạt được điều này? Người trong cuộc: 3 cách để thực hiện ước mơ

Tự do tài chính là gì? Làm sao để người bình thường có thể đạt được điều này? Người trong cuộc: 3...

Kiến thức - 6 giờ, 36 phút trước

Tự do tài chính, một khái niệm không còn xa lạ với nhiều người, thực chất được định nghĩa khi một người có thể tạo ra nguồn thu nhập thụ động đủ để chi...

Từ tháng 4/2024, đây là những trường hợp được nâng mức hưởng BHYT từ 80% lên 100%

Từ tháng 4/2024, đây là những trường hợp được nâng mức hưởng BHYT từ 80% lên 100%

Kiến thức - 6 giờ, 36 phút trước

Kể từ tháng 4/2024, những đối tượng này sẽ được hưởng tối đa quyền lợi từ Bảo hiểm y tế (BHYT).

Nhan sắc 'khó nhận ra' của diễn viên Thu Hường - vai Thư trong phim 'Của để dành' sau 26 năm

Nhan sắc 'khó nhận ra' của diễn viên Thu Hường - vai Thư trong phim 'Của để dành' sau 26 năm

Chuyện làng sao - 6 giờ, 37 phút trước

Hiện tại ở tuổi 48, nhìn Thu Hường, hầu hết khán giả không tìm ra điểm nào của cô Thư đỏng đảnh, đanh đá trong 'Của để dành' năm nào.

Cho mượn tuổi làm nhà có gặp vận xui hay không? Có nên nhận lời nhờ cậy cho mượn tuổi làm nhà?

Cho mượn tuổi làm nhà có gặp vận xui hay không? Có nên nhận lời nhờ cậy cho mượn tuổi làm nhà?...

Phong thủy - 7 giờ, 34 phút trước

Có rất nhiều người khi được người khác mượn tuổi làm nhà thường băn khoăn không biết là có nên cho hay không? Và khi cho mượn tuổi như vậy có gặp vận xui...

Sau khi cai thuốc lá thành công, phổi có trở lại bình thường được không? Bác sĩ nhắc nhở: Cố gắng không vượt quá độ tuổi này khi bỏ thuốc lá

Sau khi cai thuốc lá thành công, phổi có trở lại bình thường được không? Bác sĩ nhắc nhở: Cố gắng không...

Chăm sóc sức khỏe - 7 giờ, 35 phút trước

Hút thuốc giống như một con dao hai lưỡi, mang lại cảm giác "thoải mái" ngắn hạn nhưng thực tế lại âm thầm lấy đi sinh mạng con người.

Tử vi ngày 29/3: Tứ đại thế lực tranh giành quyền bá chủ, 'ba con giáp bứt phá đổi đời', đại phú đại quý

Tử vi ngày 29/3: Tứ đại thế lực tranh giành quyền bá chủ, 'ba con giáp bứt phá đổi đời', đại phú...

Đời sống số - 7 giờ, 49 phút trước

Ngày 29 tháng 3 mang lại may mắn, sự bảo vệ của Bồ Tát, sự giúp đỡ của ba con giáp thịnh vượng.

Lộ diện nữ MC dẫn đám cưới Quang Hải, nhan sắc xinh đẹp khiến cô dâu Chu Thanh Huyền cũng phải 'dè chừng'

Lộ diện nữ MC dẫn đám cưới Quang Hải, nhan sắc xinh đẹp khiến cô dâu Chu Thanh Huyền cũng phải 'dè...

Chuyện làng sao - 7 giờ, 7 phút trước

Trong đám cưới Quang Hải, Vũ Quỳnh Trang hay còn được biết đến với nickname Hoa Hậu Vỉa Hè đã có mặt từ rất sớm, lên đồ và đảm nhận vai trò MC hôn...

Hoa hậu Đặng Thu Thảo đúng chuẩn thần tiên tỉ tỉ, một chi tiết không thay đổi sau nhiều năm đăng quang

Hoa hậu Đặng Thu Thảo đúng chuẩn thần tiên tỉ tỉ, một chi tiết không thay đổi sau nhiều năm đăng quang...

Chuyện làng sao - 7 giờ, 7 phút trước

Hoa hậu Đặng Thu Thảo sở hữu phong cách thời trang kín đáo thanh lịch dù trải qua nhiều năm đăng quang.

Ngày Quang Hải cưới Chu Thanh Huyền: Hội tình cũ đồng loạt 'rủ nhau' làm một việc

Ngày Quang Hải cưới Chu Thanh Huyền: Hội tình cũ đồng loạt 'rủ nhau' làm một việc

Hotgirl, hotboy - 7 giờ, 7 phút trước

Trong khi truyền thông đưa tin về đám cưới của cầu thủ Quang Hải và vợ Chu Thanh Huyền thì động thái của hội tình cũ như Nhật Lê, Huỳnh Anh, Huyền My... được...

Võ Hoàng Yến vỡ òa xúc động khi biết tin được làm mẹ, tiết lộ từng tránh mặt 'nửa kia' vì lý do tuổi tác

Võ Hoàng Yến vỡ òa xúc động khi biết tin được làm mẹ, tiết lộ từng tránh mặt 'nửa kia' vì lý...

Chuyện làng sao - 7 giờ, 8 phút trước

Võ Hoàng Yến đã có những chia sẻ về tình yêu cũng như hành trình có con của mình.

Bàn chân có 1 trong 6 dấu hiệu này là quý tướng, chuẩn hơn nhìn mặt, xem bàn chân bạn có không?

Bàn chân có 1 trong 6 dấu hiệu này là quý tướng, chuẩn hơn nhìn mặt, xem bàn chân bạn có không?...

Đời sống số - 7 giờ, 8 phút trước

Sau khi đọc xong bài này, bạn hãy kiểm tra bàn chân của mình nhé, nếu có thì xin chúc mừng!

Từ 1/7/2024, những người này có thể được tăng lương tối thiểu 2 lần liên tiếp

Từ 1/7/2024, những người này có thể được tăng lương tối thiểu 2 lần liên tiếp

Kiến thức - 8 giờ, 40 phút trước

Đây là tin vui đối với người lao động thuộc những trường hợp này kể từ tháng 7 tới đây.

Diện mạo ở tuổi U60 của 'Nàng Dae Jang Geum' Lee Young Ae dưới ống kính thường, liệu có khác xa với ảnh đã chỉnh sửa?

Diện mạo ở tuổi U60 của 'Nàng Dae Jang Geum' Lee Young Ae dưới ống kính thường, liệu có khác xa với...

Chuyện làng sao - 8 giờ, 40 phút trước

Những hình ảnh chụp Lee Young Ae trong một hoạt động gần đây cho thấy nhan sắc thật ở ngoài đời của cô.