Thứ năm, 11/09/2025
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Sau khi ra mắt iPhone 17, Apple tiếp tục duy trì chiến lược quen thuộc:...
Sản phẩm hot - 1 ngày, 4 giờ trước
Rạng sáng ngày 10/9 (giờ Việt Nam), Apple đã chính thức trình làng iPhone 17 series tại sự kiện "Awe Dropping" với nhiều nâng cấp đáng giá về màn hình, hiệu năng, camera. Đây...
Xài gì - 2 ngày, 17 giờ trước
Zalo có nhiều tính năng hay ho hơn bạn tưởng, một trong số đó là xem số điện thoại bạn bè mà không cần phải mất công xin.
Sản phẩm hot - 2 ngày, 3 giờ trước
Một nghiên cứu quy mô lớn vừa công bố danh sách 30 mẫu xe bền bỉ nhất, có khả năng vận hành vượt mốc 400.000km. Đáng chú ý, toàn bộ danh sách chỉ có...
Xài gì - 3 ngày, 15 giờ trước
Cách bật tính năng này trên ứng dụng Messenger và Zalo cũng khá đơn giản, dưới đây là hướng dẫn chi tiết.
Xài gì - 3 ngày, 4 giờ trước
Thử kiểm tra xem Zalo của bạn có bị đọc trộm tin nhắn không bằng những cách sau.
Chăm sóc sức khỏe - 2 giờ, 3 phút trước
Nhiều người vẫn tin rằng ăn nhiều thịt heo sẽ làm tăng cholesterol và máu nhiễm mỡ. Thế nhưng, các chuyên gia chỉ ra rằng "thủ phạm" thực sự lại nằm ở những thực...
Kiến thức - 2 giờ, 13 phút trước
Chương trình mục tiêu quốc gia giảm nghèo bền vững giai đoạn 2021 - 2025 trong khả năng bố trí ngân sách của trung ương và địa phương, bảo đảm đúng mục tiêu, tiết...
Tin trong ngày - 2 giờ, 30 phút trước
Theo dự báo của cơ quan khí tượng, không khí lạnh sẽ tràn về miền Bắc sớm hơn so với trung bình nhiều năm.
Tin trong ngày - 3 giờ, 30 phút trước
Hiện nhiều trường đại học đã thông báo xét tuyển bổ sung cho các ngành đào tạo, với mức điểm nhận hồ sơ thấp nhất mùa tuyển sinh 2025. Trong đó có ngành hot...
Tin trong ngày - 3 giờ, 31 phút trước
Bộ Y tế đang đề xuất xây dựng một đầu số cấp cứu quốc gia duy nhất để tích hợp các số khẩn cấp 113, 114, 115. Đề án này cũng hướng tới việc...
Tin trong ngày - 3 giờ, 31 phút trước
Trước thực trạng ô nhiễm không khí đáng báo động, Quỹ Vì Tương Lai Xanh thuộc Tập đoàn Vingroup đã khởi động chiến dịch toàn quốc "Cùng hành động vì bầu trời xanh", một...
Kiến thức - 3 giờ, 31 phút trước
Một tin vui đang đến với hàng chục nghìn người lao động Việt Nam: khoảng 50.000 người làm việc tại Hàn Quốc sẽ có cơ hội nhận lương hưu trong thời gian tới, nhờ...
Chuyện làng sao - 3 giờ, 4 phút trước
Tân Nhàn được Hội đồng Giáo sư Nhà nước đề nghị xét công nhận đạt chuẩn chức danh PGS năm 2025.
Tin trong ngày - 3 giờ, 12 phút trước
Mua nhà là chuyện cả đời, sai một bước có thể phải trả giá suốt nhiều năm. Thực tế, không phải chung cư giá “mềm” nào cũng là cơ hội an cư hay đầu...
Làm sao - 3 giờ, 12 phút trước
10 thói quen này không chỉ “bổ não” mà còn giúp bạn sống tỉnh táo, tập trung và linh hoạt hơn giữa một thế giới đầy phân tâm.
Chuyện làng sao - 3 giờ, 12 phút trước
Từng là một gương mặt sáng giá của làng giải trí Việt, Phan Như Thảo đã chọn rút lui khỏi showbiz để xây dựng tổ ấm bên doanh nhân Đức An. Ở tuổi 37,...
Xài gì - 3 giờ, 12 phút trước
Nồi cơm điện từ lâu đã trở thành thiết bị không thể thiếu trong hầu hết gia đình Việt. Tuy nhiên, một thắc mắc quen thuộc mà nhiều người vẫn chưa có câu trả...
Làm sao - 3 giờ, 12 phút trước
Có nhiều nguyên nhân khiến bạn bị lộ số căn cước công dân (CCCD) như: đăng ký tài khoản trực tuyến, vay tiền hoặc mua sắm trả góp...
Kiến thức - 3 giờ, 12 phút trước
Loài cây này hiện đang đứng trước nguy cơ tuyệt chủng, luôn bị săn lùng bởi kẻ trộm.
Chăm con - 4 giờ, 49 phút trước
Nhiều bậc phụ huynh luôn nhắc con: “Dọn phòng đi, sao mà bừa bộn thế này?”, thậm chí ngày nào cũng theo sát để thu dọn đồ chơi, sách vở. Nhưng các chuyên gia...
Tin trong ngày - 4 giờ, 49 phút trước
UBND thành phố Hà Nội vừa thông qua danh mục các công trình, dự án trọng điểm sẽ khởi công nhân dịp kỷ niệm 71 năm Ngày Giải phóng Thủ đô (10/10/1954 – 10/10/2025)....
Kiến thức - 4 giờ, 50 phút trước
Nhiều người không biết rằng bác sĩ nội trú và bác sĩ chuyên khoa là hai lĩnh vực hoàn toàn khác nhau.
Tin trong ngày - 4 giờ, 50 phút trước
Kể từ ngày 1/7/2025, chế độ trợ cấp hưu trí xã hội được áp dụng theo Luật Bảo hiểm xã hội 2024.
Kiến thức - 4 giờ, 50 phút trước
Cá Koi, đặc biệt là giống Kohaku, được đánh giá cao nhờ vẻ đẹp, tuổi thọ và tiềm năng sinh sản. Các yếu tố như huyết thống, hoa văn, kích thước và giới tính...
Tin trong ngày - 4 giờ, 50 phút trước
Tính đến hiện tại, đã có nhiều trường đại học đã ra thông báo xét tuyển bổ sung ngành Công nghệ thông tin năm 2025.