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)
Bật quạt liên tục cả đêm sẽ tốn bao nhiêu tiền điện? Có tốn hơn so với điều hòa?

Bật quạt liên tục cả đêm sẽ tốn bao nhiêu tiền điện? Có tốn hơn so với điều hòa?

Xài gì - 2 ngày trước

Nhiều người vẫn băn khoăn giữa điện năng tiêu thụ của điều hòa và quạt - cái nào tốn điện hơn? Tuy nhiên, đa số đều tranh luận rằng điều hoà hao tốn điện...

Có nên che dàn nóng điều hòa khi tiếp xúc với nắng mưa không? Nhờ lời nhắc nhở của thợ điện, nhiều người mới biết đã làm sai

Có nên che dàn nóng điều hòa khi tiếp xúc với nắng mưa không? Nhờ lời nhắc nhở của thợ điện, nhiều...

Xài gì - 3 ngày, 5 giờ trước

Việc che chắn dàn nóng điều hòa bằng bạt hay mái che tưởng là giải pháp bảo vệ, nhưng thực tế lại gây tác hại khôn lường.

Tắt điều hòa ngay sau khi sử dụng là sai lầm! Người trong nghề tiết lộ: chỉ cần bấm 1 nút trước khi tắt, hơn 10 năm điều hòa không bao giờ bị mốc

Tắt điều hòa ngay sau khi sử dụng là sai lầm! Người trong nghề tiết lộ: chỉ cần bấm 1 nút trước...

Xài gì - 4 ngày, 4 giờ trước

Tắt điều hòa ngay sau khi sử dụng là thói quen sai lầm khiến máy dễ bị ẩm mốc, phát sinh mùi hôi và gây hại cho sức khỏe.

Từ bây giờ, hành khách đi máy bay cần tuyệt đối chú ý điều này nếu không muốn bị lỡ chuyến

Từ bây giờ, hành khách đi máy bay cần tuyệt đối chú ý điều này nếu không muốn bị lỡ chuyến

Đi gì - 5 ngày, 7 giờ trước

Việc sáp nhập tỉnh thành từ ngày 1/7 không chỉ thay đổi địa giới hành chính mà còn ảnh hưởng đến thông tin của các sân bay, chuyến bay, vì thế hành khách đi...

Hè này, bật điều hòa ban đêm đừng bật 26 độ: Đây chính là mức nhiệt độ lý tưởng nhất

Hè này, bật điều hòa ban đêm đừng bật 26 độ: Đây chính là mức nhiệt độ lý tưởng nhất

Xài gì - 5 ngày, 8 giờ trước

Nhiều người tin rằng cài điều hòa ở mức 26 độ C là giải pháp lý tưởng trong những ngày nắng nóng - vừa đủ mát, vừa tiết kiệm điện. Sự thật như thế...

Sao Việt 12/7: Vợ NSND Công Lý bức xúc vì bị bóp méo phát ngôn; Cặp đôi Đình Tú - Ngọc Huyền ấn định ngày cưới

Sao Việt 12/7: Vợ NSND Công Lý bức xúc vì bị bóp méo phát ngôn; Cặp đôi Đình Tú - Ngọc Huyền...

Chuyện làng sao - 2 giờ, 38 phút trước

Tin sao Việt 12/7/2025: Ngọc Hà - bà xã NS Công Lý bức xúc lên tiếng vì bị diễn giải sai phát ngôn. Sau khi khoe giấy đăng ký kết hôn, cặp diễn viên...

5 cách tiêu tiền tưởng 'vô thưởng vô phạt', ai ngờ lại là dấu hiệu chứng tỏ bạn có EQ cực cao

5 cách tiêu tiền tưởng 'vô thưởng vô phạt', ai ngờ lại là dấu hiệu chứng tỏ bạn có EQ cực cao...

Kiến thức - 2 giờ, 58 phút trước

Không phải cứ nói hay mới là người khéo léo. Cách bạn tiêu tiền mỗi ngày cũng phản ánh chỉ số EQ rất rõ ràng. Nếu bạn đang chi vào 5 điều sau, xin...

Vì sao NSƯT Chí Trung chọn sống một mình dù có bạn gái hoa hậu?

Vì sao NSƯT Chí Trung chọn sống một mình dù có bạn gái hoa hậu?

Chuyện làng sao - 2 giờ, 11 phút trước

NSƯT Chí Trung cho biết anh từng có ý nghĩ tiêu cực khi ly hôn với NSND Ngọc Huyền, cách đây 7-8 năm. Đồng thời tiết lộ lý do anh chọn sống một mình...

Hình ảnh chưa từng công bố của Thuỳ Tiên trước khi bị tạm giam, thực hư thế nào?

Hình ảnh chưa từng công bố của Thuỳ Tiên trước khi bị tạm giam, thực hư thế nào?

Chuyện làng sao - 2 giờ, 14 phút trước

Sự nghiệp của Thuỳ Tiên đã bị "đóng băng" sau khi cô dính vào ồn ào liên quan đến viên kẹo rau.

Đình Tú tung ảnh cưới như mơ, tình cũ cũng tung bằng chứng không 'mượn chồng'

Đình Tú tung ảnh cưới như mơ, tình cũ cũng tung bằng chứng không 'mượn chồng'

Chuyện làng sao - 2 giờ, 18 phút trước

Hương Giang và Đình Tú liên tục có động thái mới trên trang cá nhân.

Chồng thiếu gia của Hoa hậu Đỗ Mỹ Linh khiến dân tình xuýt xoa về độ cưng...

Vợ NS Công Lý nói rõ chuyện xin tiền mạnh thường quân

Vợ NS Công Lý nói rõ chuyện xin tiền mạnh thường quân

Chuyện làng sao - 2 giờ, 20 phút trước

Vừa qua, vợ NS Công Lý cũng phải lên tiếng làm rõ tin đồn đã có một đời chồng.

Gỗ đắt nhất thế giới được mệnh danh là 'vàng xanh', Việt Nam sở hữu loại có chất lượng tốt nhất, giá lên tới 20 tỷ đồng/kg

Gỗ đắt nhất thế giới được mệnh danh là 'vàng xanh', Việt Nam sở hữu loại có chất lượng tốt nhất, giá...

Kiến thức - 2 giờ, 24 phút trước

Loại gỗ quý hiếm và đắt nhất trên thế giới này ở Việt Nam có và được giới thượng lưu nước ngoài đổ xô săn lùng.

Hà Nội: Quy định mới cho phép xây dựng công trình trên đất nông nghiệp, cụ thể là?

Hà Nội: Quy định mới cho phép xây dựng công trình trên đất nông nghiệp, cụ thể là?

Tin trong ngày - 2 giờ, 24 phút trước

Đối với sản xuất nông nghiệp trên bãi sông, bãi nổi ở tuyến sông có đê, người dân được sử dụng một phần diện tích để xây dựng công trình phục vụ sản xuất...

Tỉnh đang được 'ông lớn' Vingroup, Sun Group... đổ về, sắp tổ chức đấu giá đất làm dự án nghỉ dưỡng hơn 5.300 tỷ đồng

Tỉnh đang được 'ông lớn' Vingroup, Sun Group... đổ về, sắp tổ chức đấu giá đất làm dự án nghỉ dưỡng hơn...

Tin trong ngày - 2 giờ, 24 phút trước

Nhiều "ông lớn" bất động sản như: Vingroup, Sun Group, FLC, TNG Holding… đã chọn tỉnh này làm điểm dừng chân, đầu tư những dự án lớn.

Diện mạo mới tòa nhà 'Hàm cá mập' giữa Thủ đô sau 1 tháng bị tháo dỡ

Diện mạo mới tòa nhà 'Hàm cá mập' giữa Thủ đô sau 1 tháng bị tháo dỡ

Dòng sự kiện - 2 giờ, 25 phút trước

Gần một tháng kể từ khi những khối bê tông đồ sộ của tòa nhà "Hàm cá mập" bắt đầu bị tháo dỡ, diện mạo quen thuộc bên Hồ Gươm đã thay đổi hoàn...

Học sinh không được lái xe máy dưới 50cc từ năm 2025 khi chưa thực hiện quy định này

Học sinh không được lái xe máy dưới 50cc từ năm 2025 khi chưa thực hiện quy định này

Tin trong ngày - 2 giờ, 25 phút trước

Quy định mới về độ tuổi và yêu cầu về kỹ năng lái xe đối với học sinh khi tham gia giao thông đường bộ sẽ chính thức có hiệu lực từ ngày 1/1/2025....

Loài cá bổ dưỡng không kém gì cá hồi, tiềm năng thành 'ngôi sao xuất khẩu' mới ở Việt Nam, giá phải chăng

Loài cá bổ dưỡng không kém gì cá hồi, tiềm năng thành 'ngôi sao xuất khẩu' mới ở Việt Nam, giá phải...

Tin trong ngày - 2 giờ, 29 phút trước

Với giá trị dinh dưỡng cao, dễ nuôi và phù hợp với điều kiện tự nhiên của Việt Nam, loài cá này đang có cơ hội trở thành một mặt hàng xuất khẩu chiến...

Kể từ nay: Vi phạm lỗi này, người tham gia giao thông có thể bị phạt tới 70 triệu đồng, tịch thu phương tiện

Kể từ nay: Vi phạm lỗi này, người tham gia giao thông có thể bị phạt tới 70 triệu đồng, tịch thu...

Kiến thức - 3 giờ, 58 phút trước

Theo khoản 13, điểm c khoản 15 Điều 6 Nghị định 168/2024/NĐ-CP, vi phạm này mức phạt sẽ tăng lên từ 50 triệu đồng đến 70 triệu đồng và bị tước quyền sử dụng...

Làm sao để mặc đẹp vào mùa hè? Những bộ trang phục hàng ngày này đơn giản, trẻ trung và thoải mái

Làm sao để mặc đẹp vào mùa hè? Những bộ trang phục hàng ngày này đơn giản, trẻ trung và thoải mái...

Thời trang + - 3 giờ, 12 phút trước

Ảnh hưởng của sự kết hợp trang phục đối với ngoại hình cá nhân vẫn còn tương đối lớn. Nếu bạn có thể tìm thấy một số trang phục phù hợp với mình, nó...

5 điểm 'vàng' giúp phụ nữ luôn hạnh phúc dù cho kết hôn với ai

5 điểm 'vàng' giúp phụ nữ luôn hạnh phúc dù cho kết hôn với ai

Tâm sự - 3 giờ, 28 phút trước

Có những người phụ nữ luôn luôn hạnh phúc và vui vẻ trong cuộc sống, dù họ đồng hành với ai hay bước đến nơi đâu.

Theo quy định mới nhất, công chức tự nguyện xin thôi việc sẽ được hưởng chế độ gì?

Theo quy định mới nhất, công chức tự nguyện xin thôi việc sẽ được hưởng chế độ gì?

Dòng sự kiện - 4 giờ, 59 phút trước

Nghị định mới quy định rõ cách tính thời gian công tác và mức trợ cấp thôi việc dành cho công chức.

Việt Nam có một 'báu vật triệu đô' khiến Trung Quốc, Mỹ mê mẩn: Xuất khẩu tăng gấp 6 lần

Việt Nam có một 'báu vật triệu đô' khiến Trung Quốc, Mỹ mê mẩn: Xuất khẩu tăng gấp 6 lần

Kiến thức - 4 giờ, 8 phút trước

Không riêng thị trường Trung Quốc và Mỹ mà thời gian qua nhiều thị trường đã tăng cường nhập khẩu loại nông sản này từ Việt Nam.

Sao nữ phim 18+ 'Sắc, Giới' tha thiết cầu xin cộng đồng mạng một việc: Nghe xong mới thấy quan điểm dạy con quả thực rất hay!

Sao nữ phim 18+ 'Sắc, Giới' tha thiết cầu xin cộng đồng mạng một việc: Nghe xong mới thấy quan điểm dạy...

Chuyện làng sao - 4 giờ, 9 phút trước

Nữ diễn viên nổi tiếng Thang Duy vừa thu hút sự chú ý của cộng đồng mạng khi đưa ra một lời cầu xin tha thiết liên quan đến con gái. Quan điểm dạy...

Thông tin quan trọng về tính năng mới nhất của VNeID liên quan đến GPLX, ai bỏ lỡ là mất quyền lợi

Thông tin quan trọng về tính năng mới nhất của VNeID liên quan đến GPLX, ai bỏ lỡ là mất quyền lợi...

Kiến thức - 4 giờ, 13 phút trước

Nếu chưa có Giấy phép lái xe bản cứng, bạn hoàn toàn có thể tra cứu trên VNeID.

Sau sáp nhập, siêu dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam 67 tỷ USD đặt ra nhiều yêu cầu cấp bách

Sau sáp nhập, siêu dự án đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam 67 tỷ USD đặt ra nhiều yêu cầu...

Tin trong ngày - 4 giờ, 13 phút trước

Dự án đường sắt tốc độ cao trên trục Bắc - Nam được xem là công trình giao thông trọng điểm của quốc gia, tổng vốn đầu tư ước tính khoảng 67 tỷ USD....