Quelle est la différence entre RAM et cache ?

Si vous êtes un passionné de technologie, vous avez peut-être entendu parler du cache et de son fonctionnement avec la RAM de votre système pour le rendre plus rapide. Mais vous êtes-vous déjà demandé ce qu'est le cache et en quoi il diffère de la RAM ?

Eh bien, si vous l'avez fait, vous êtes au bon endroit car nous allons examiner tout ce qui les rend différents et en quoi ils diffèrent. Vérifier De combien de RAM un smartphone a-t-il besoin ?

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En savoir plus sur les systèmes de mémoire sur un ordinateur

Avant de commencer à comparer la RAM au cache, il est important de comprendre comment le système de mémoire d'un ordinateur est conçu.

Comme vous pouvez le voir, la RAM et le cache sont des systèmes de stockage de mémoire volatile. Cela signifie qu'ils peuvent mettre en cache des données et ne fonctionner que lorsqu'ils sont alimentés. Par conséquent, lorsque vous éteignez votre ordinateur, toutes les données stockées dans la RAM et le cache sont supprimées.

Pour cette raison, tout ordinateur dispose de deux types de systèmes de stockage différents : la mémoire principale et la mémoire secondaire. Les disques durs sont la mémoire secondaire de votre système informatique où vous enregistrez vos fichiers, et ils sont capables de stocker des données lorsque l'alimentation est coupée. D'autre part, les systèmes à cœur de mémoire fournissent des données au processeur lorsqu'il est en cours d'exécution.

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Mais pourquoi y a-t-il un système de mémoire sur un ordinateur qui ne peut pas stocker de données lorsqu'il est éteint ? Eh bien, il y a une raison importante pour laquelle les systèmes de stockage principaux sont essentiels à un ordinateur.

Comme vous pouvez le constater, bien que la mémoire principale de votre système ne soit pas capable de stocker des données lorsqu'il n'y a pas d'alimentation, elle est beaucoup plus rapide que les systèmes de stockage secondaires. En termes de chiffres, les systèmes de stockage secondaires comme les SSD ont un temps d'accès de 50 microsecondes.

En revanche, les systèmes de mémoire primaires tels que la RAM peuvent fournir des données au CPU toutes les 17 nanosecondes. Par conséquent, les systèmes de mémoire primaires sont environ 3000 XNUMX fois plus rapides que les systèmes de stockage secondaires.

En raison de cette différence de vitesse, les systèmes informatiques sont dotés d'une hiérarchie de mémoire, qui permet aux données d'être transmises au processeur à une vitesse et une fluidité vertigineuses.

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Voici comment les données se déplacent dans les systèmes de mémoire d'un ordinateur moderne.

  1. Disques de stockage (mémoire secondaire): Cet appareil peut stocker des données de manière permanente mais pas aussi rapidement que le CPU. Par conséquent, la CPU ne peut pas accéder directement aux données du système de stockage secondaire.
  2. RAMCe système de stockage est plus rapide que le système de stockage secondaire, mais il ne peut pas stocker les données de manière permanente. Ainsi, lorsque vous ouvrez un fichier sur votre système, il passe de votre disque dur à votre RAM. Cependant, même la RAM n'est pas assez rapide pour correspondre au CPU.
  3. cache (mémoire primaire)Pour résoudre ce problème, un type spécifique de mémoire initiale appelé cache est intégré au processeur, qui est le système de mémoire le plus rapide de l'ordinateur. Le système de mémoire est divisé en trois parties, à savoir les caches L1, L2 et L3. Par conséquent, toutes les données devant être traitées par le processeur passent du disque dur à la RAM, puis au cache. Cependant, le CPU ne peut pas accéder aux données directement à partir du cache.
  4. Registres CPU (mémoire primaire): Un registre de petite taille sur l'ordinateur qui dépend de l'architecture du processeur. Ces registres peuvent contenir 32 ou 64 bits de données. Une fois que les données vont dans ces registres, la CPU peut y accéder et effectuer la tâche en cours.

Comprendre la RAM et son fonctionnement

Comme nous l'avons expliqué précédemment, la RAM de l'appareil est chargée de stocker les données et de les fournir au processeur et aux applications de l'ordinateur. Pour stocker ces données, la RAM utilise une cellule de mémoire dynamique (DRAM).

Cette cellule est construite à l'aide d'un condensateur et d'un transistor. Un condensateur est utilisé dans cet agencement pour stocker la charge, et basé sur l'état de charge du condensateur; Une cellule mémoire peut contenir une valeur de 1 ou 0.

Si un condensateur est complètement chargé, on dit qu'il stocke la valeur 1. En revanche, lorsqu'il est déchargé, on dit qu'il stocke une valeur de 0. Bien qu'une cellule DRAM soit capable de stocker des charges, cette conception de mémoire vient avec ses inconvénients.

Vous voyez, puisque la RAM utilise des condensateurs pour stocker la charge, elle a tendance à perdre la charge qui y est stockée. En conséquence, vous pouvez perdre des données stockées dans la RAM. Pour résoudre ce problème, la charge stockée dans les condensateurs est rafraîchie à l'aide d'amplificateurs de capteur, ce qui empêche la RAM de perdre les informations stockées.

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Bien qu'un rafraîchissement de charge permette à la RAM de stocker des données lorsque l'ordinateur est allumé, il entraîne une latence du système car la RAM ne peut pas déplacer les données vers le processeur lorsqu'il est rafraîchi, ce qui ralentit le système.

De plus, la RAM est connectée à la carte mère, qui à son tour est connectée au CPU à l'aide de sockets. Ainsi, il y a une grande distance entre la RAM et le CPU, ce qui augmente le temps de livraison des données au CPU.

Pour les raisons ci-dessus, la RAM ne fournit des données au CPU que toutes les 17 nanosecondes. À cette vitesse, le processeur ne peut pas atteindre ses performances maximales. En effet, il doit être alimenté en données tous les quarts de nanoseconde pour offrir les meilleures performances lorsqu'il fonctionne à une fréquence de suralimentation de 4 GHz.

Pour résoudre ce problème, nous avons le cache, un autre système de mise en cache beaucoup plus rapide que la RAM.

Comprendre le cache

Maintenant que nous connaissons les avertissements associés à la RAM, nous pouvons examiner le cache et comment résoudre le problème lié à la RAM.

Tout d'abord, le cache n'est pas sur la carte mère. Au lieu de cela, il est placé sur le CPU lui-même. Par conséquent, les données sont stockées plus près du processeur, ce qui lui permet d'accéder plus rapidement aux données.

De plus, le cache ne stocke pas les données de toutes les applications exécutées sur votre système. Au lieu de cela, il ne contient que les données fréquemment demandées par le CPU. En raison de ces différences, le cache peut envoyer des données au processeur à des vitesses vertigineuses.

De plus, par rapport à la RAM, le cache utilise des cellules persistantes (SRAM) pour stocker les données. Par rapport aux cellules dynamiques, la mémoire statique n'a pas besoin d'être mise à jour car elle n'utilise pas de condensateurs pour stocker les charges.

Au lieu de cela, il utilise un réseau de 6 transistors pour stocker des informations. Parce que des transistors sont utilisés, une cellule stable ne perd pas de charge au fil du temps, ce qui permet au cache de fournir des données au CPU à des vitesses beaucoup plus rapides.

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Cependant, la mémoire cache a aussi ses inconvénients. Tout d'abord, il est beaucoup plus cher par rapport à la RAM. De plus, la cellule de mémoire statique est beaucoup plus grande par rapport à la DRAM, puisqu'un réseau de 6 transistors est utilisé pour stocker un bit d'information. C'est beaucoup plus grand que la conception à condensateur unique de la cellule DRAM.

En conséquence, la densité de SRAM est beaucoup plus faible et une seule SRAM avec une taille de stockage aussi importante ne peut pas être placée sur une puce CPU. Par conséquent, afin de résoudre ce problème, le cache est divisé en trois catégories, à savoir les caches L1, L2 et L3, qui sont placés à l'intérieur et à l'extérieur du CPU. Vérifier Comparaison AMD vs Intel: quel est le meilleur processeur de jeu?

Comparaison de la RAM et du cache

Maintenant que nous avons une compréhension de base de la RAM et du cache, nous pouvons voir comment ils se comparent.

RAM

  1. Les données sont stockées pour toutes les applications exécutées sur le système.
  2. En raison de sa densité de mémoire élevée, la RAM peut être fournie dans des packages pouvant stocker de 2 Go de données à 64 Go.
  3. La RAM est moins chère à fabriquer en raison de sa conception à transistor/condensateur unique.
  4. La RAM est attachée à la carte mère et est plus éloignée du CPU.
  5. La RAM est plus lente.

cache

  1. Il stocke les données fréquemment utilisées et les instructions requises par le CPU.
  2. En raison de sa faible densité de mémoire, le cache stocke les données dans une plage de kilo-octets ou de mégaoctets.
  3. Le cache est coûteux à fabriquer en raison de sa conception à 6 transistors.
  4. La RAM est attachée à la carte mère et est plus éloignée du CPU.
  5. Cachez plus rapidement.

Vérifier Comparaison DDR4 vs DDR5 : Quelle est la différence et devriez-vous mettre à niveau ?

Le cache est beaucoup plus rapide que la RAM

La RAM et le cache sont des systèmes de mémoire volatile, mais les deux remplissent des tâches distinctes. La RAM, quant à elle, stocke les applications en cours d'exécution sur votre système, tandis que le cache augmente la RAM en stockant les données fréquemment utilisées à proximité du processeur, ce qui améliore les performances.

Donc, si vous recherchez un système qui offre de grandes performances, il est impératif de jeter un œil à la RAM et au cache qui l'accompagnent. L'équilibre parfait entre les deux systèmes de mémoire est essentiel pour tirer le meilleur parti de votre ordinateur. Vous pouvez voir maintenant Comment augmenter la mémoire virtuelle dans Windows 11.

DzTech

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