Co to jest Cache? Do czego służy?

Pamięć podręczna cache umożliwia szybki dostęp do danych zapisanych na urządzeniu, oddzielając je od RAM-u.

Spis treści:

Co to jest pamięć podręczna?
Do czego służy pamięć cache?
Jak wyczyścić pamięć podręczną w przeglądarce?
Cookies i cache – różnice

Choć część z nas może sobie z tego nie zdawać sprawy, pamięć podręczna (lub cache) odgrywa ważną funkcję w codziennym użytkowaniu nie tylko samego komputera. Jeśli chcesz poznać, dlaczego jest ona tak ważna, jakie są najważniejsze rodzaje cache oraz sposoby czyszczenia pamięci podręcznej z przeglądarki – zapraszamy do lektury. Wyjaśniamy również, czy cache i cookies to jedno i to samo, gdyż nadal wielu użytkowników myli te pojęcia. Oto wszystkie najważniejsze informacje o pamięci podręcznej – w jednym miejscu.

Co to jest pamięć podręczna?

Cache, mechanizm znamy pod polską nazwą pamięć podręczna, to niezwykle istotny element wyposażenia systemów komputerowych, który spotykamy zarówno w sprzęcie, jak i aplikacjach. Pamięcią podręczną jest każda zarezerwowana przestrzeń dla wszelkich danych, która wspomaga sprzęt lub aplikację w szybszym działaniu. W prostych słowach możemy ją sobie wyobrazić jako teczkę, która leży tuż obok naszego komputera. Zawiera ona niezbędne dokumenty, potrzebne nam do pracy. Owszem, możemy trzymać je w szafie, w odpowiednim segregatorze, ale każdorazowe korzystanie z nich wiązałoby się z większym wysiłkiem, jaki musielibyśmy włożyć w to, by uzyskać do nich dostęp. Rozwiązaniem na to jest wspomniana teczka.

Teczka ma mniejszą pojemność niż wielkich rozmiarów segregator (lub cała szafa z półkami na wiele segregatorów), jednak wpływa na poprawę szybkości naszej pracy – wszystko jest przecież w zasięgu naszych dłoni i oczu. Minusem teczki jest natomiast możliwość pomieszczenia liczby dokumentów – czasem musimy ją opróżniać, w celu uzyskania miejsca na kolejne nowsze i bardziej potrzebne nam do pracy. W taki sam sposób działa cache w naszych komputerach oraz programach, choć rzecz jasna wszystko jest bardziej skomplikowane niż przytoczony przykład teczki.

Pamięć podręczna przechowuje wszelkie dane w sposób tymczasowy, jednak tak długo, jak dane w niej pozostają, programy oraz urządzenia mają do nich znacznie szybszy dostęp. Cache przechowuje kopie danych, które cechuje mały rozmiar i niemal natychmiastowy odczyt. Ta funkcjonalność ma ogromny plus w postaci braku konieczności wyszukiwania odpowiednio dużego miejsca do zapisu, czy to na kościach RAM, czy też na dysku twardym (w zależności od rodzaju cache’a).

Pamięć podręczna zapisuje i klasyfikuje obiekty według rodzaju ich lokalności, czyli poprzez określenie sposobu, w jaki są wykorzystywane:

lokalność czasowa – dane używane wielokrotnie;
lokalność przestrzenna – dane rokowane do użytku z powodu bliskiego sąsiedztwa z obiektami wielokrotnie żądanymi.

Sugestywność wywoływanych poleceń pozwala na płynną pracę urządzenia. Dzięki temu system nie musi każdorazowo pobierać potrzebnych mu informacji, aby przeprowadzić dokonywaną już wcześniej operację. Zatem pamięć podręczna to niezwykle istotny element zarówno procesorów, jak i dysków twardych, przeglądarek internetowych czy aplikacji. Jeśli masz wątpliwości, czy pamięć cache jest ważna, pamiętaj, że jej brak skutkuje znacznie spowolnionym procesem wykonywania żądań, ponieważ pamięć główna ma parametry takie jak przepustowość, szybkość odczytu i dostępu znacznie gorszej jakości, niż te, które cechują cache.

Do czego służy pamięć cache?

Pamięć podręczna ma za zadanie przechowywać dane, które w krótkim czasie zostaną przetworzone przez system. Jej podstawową zaletą jest szybkość zapisu oraz odczytu, dlatego rola, którą odgrywa, decyduje o wydajności Twojego urządzenia. Dzieje się tak między innymi dzięki niewielkiej pojemności nośnika. Otóż im mniejszy zasób miejsca, tym krótszy czas oczekiwania na odszukanie konkretnej jednostki.

Wiele różnych urządzeń oraz programów korzysta z cache’a w celu zapewnienia jak najszybszego działania. Cache jednak może się od siebie różnić, stąd też nie można powiedzieć, że ten sam rodzaj technologii znajdziemy w procesorze i przeglądarce internetowej. Choć łączy je ta sama nazwa i przeznaczenie, wykonanie i sposób działania może być inne. Poniżej prezentujemy 3 najważniejsze rodzaje pamięci cache.

Cache procesora

Procesor, znany także pod mianem centralnej jednostki obliczeniowej, jest spotykany w wielu urządzeniach poza samymi komputerami stacjonarnymi – są one obecne również w smartfonach, laptopach, tabletach, a nawet nowoczesnych telewizorach. Jego głównym zadaniem jest prowadzenie skomplikowanych obliczeń w niezwykle szybkim czasie, wchodząc w interakcje z programami oraz innymi urządzeniami. W celu przyspieszenia tej pracy praktycznie każdy procesor posiada specjalny moduł, który określany jest mianem CPU cache (pamięć podręczna procesora).

Jest to pamięć, która zlokalizowana jest w jądrze procesora, której zadaniem jest przechowywanie często używanych danych oraz poleceń, płynących np. z pamięci RAM. Współczesne procesory korzystają z wielopoziomowych pamięci podręcznych (które określane są mianem L-1, L-2 i L-3).

Wyobraźmy sobie piramidę, która obrazuje prędkość pamięci – mamy w niej cache procesora, RAM, dyski twarde. Jeżeli za kryterium weźmiemy czas reakcji, na jej szczycie zwycięzcą będzie CPU cache. Jest tak dlatego, gdyż ten rodzaj pamięci pracuje najszybciej, co ma związek z jego lokalizacją (pamięć podręczna procesora jest zintegrowana z jego chipem). Cache cechuje również przewaga niskich opóźnień – z racji, że miejsca jest mało (cache procesora ma pojemność podawaną w megabajtach), urządzenie nie traci czasu na szukanie wolnej przestrzeni.

Pamięć podręczna procesora, jak już wspominaliśmy, jest podzielona na trzy poziomy. Są one różne od siebie, oferując inne wartości szybkości zapisu i odczytu oraz dostępnego miejsca – wyjaśniamy je poniżej.

L-1 cache – pamięć cache poziomu 1 jest zazwyczaj zintegrowana z chipem procesora, oferując najwyższą prędkość (ale także najmniej miejsca na zapis). Sam procesor korzysta z pamięci podręcznej L-1 najczęściej.
L-2 cache – oferuje większą dostępną przestrzeń niż L-1, ale jest przy tym od niej wolniejsza. Jej lokalizacja znajduje się między procesorem a pamięcią RAM. Jednostka obliczeniowa odwołuje się do niej w momencie, gdy niezbędne dane nie zostały odnalezione w cache L-1.
L-3 cache – najwolniejsza ze wszystkich, ale przy tym oferująca najwięcej dostępnej przestrzeni na dane. Procesor odwołuje się do niej, gdy dane nie zostały znalezione na dwóch pierwszych poziomach. Jeśli L-3 cache również ich nie zawiera, proces ten określa się mianem cache miss. W jego następstwie procesor jest zmuszony do przeszukania pamięci RAM oraz dysków, co znacząco wpływa na proces odczytu.

Cache przeglądarki internetowej

Każda odwiedzona przez Ciebie strona internetowa, niezależnie jakiej przeglądarki używasz, przesyła do Ciebie pewne informacje. Przykładowo, na stronie sklepu Morele.net jest to nasze charakterystyczne logo. Po przeczytaniu tego poradnika wchodzisz na stronę naszego sklepu, gdzie logo jest dalej widoczne. Twoja przeglądarka mogłaby pobrać je ponownie z serwera, ale tego nie robi, gdyż dzięki pamięci podręcznej wystarczyło to zrobić raz.

Cache przeglądarki służy do zapisywania wszelkich informacji ze stron internetowych na Twoim komputerze. Są to wspomniane obrazki, ale także ciasteczka, style CSS, pliki HTML opisujące stronę i wiele innych składowych, które tworzą cały obraz strony. Stąd też, gdy czyścisz cache przeglądarki, elementy strony przy kolejnej wizycie muszą być pobrana na nowo, a procedura logowania powtórzona (jeśli usunięto ciasteczka).

Cache dysku twardego

Pamięć cache na HDD służy jako miejsce umożliwiające natychmiastowy dostęp do danych, które pamięć masowa przetwarza zbyt wolno. W praktyce oznacza to możliwość szybszego posługiwania się programami zapisanymi na komputerze. Ponadto pamięć podręczna dysku twardego odpowiada za sprawny przesył komunikatów między wspomnianym dyskiem HDD a kontrolerem. Zasada proporcjonalności podaje, że im większa zasobność dysku, tym pojemniejszy cache.

Przeciętnie pamięć oscylująca w przedziale 128 KB do 128 MB dzieli się pomiędzy obszar podsystemu, odpowiedzialny za odczytywanie danych z wyprzedzeniem oraz ich buforowanie a obszar opóźnionego zapisu. Wymienione różnice w jakości odczytywania obiektów najłatwiej zauważysz podczas korzystania z wyszukiwarki systemowej, która pozwala na automatyczne odnalezienie konkretnych plików zamieszczonych na dysku.

HDD sprzętu mającego dostęp do Internetu jest zaopatrzony w miejsce przeznaczone do przechowywania adresów stron dotychczas wyświetlonych przez przeglądarkę. Mówiąc inaczej, mieści się tam cache przeglądarki. Każde z nich zapisują się jako pliki cache. Co to? Są to wszystkie niezbędne informacje o przeglądanych przez Ciebie witrynach. Ich magazynowanie pozwala uniknąć konieczności każdorazowego ściągania ich, aby uruchomić Twoją ulubioną stronę internetową.

W jednym, jak i w drugim przypadku rekomendowane jest sporadyczne, lecz regularne czyszczenie pamięci podręcznej. Zatem jak wyczyścić pamięć podręczną komputera? Wszystkie potrzebne opcje znajdują się w ustawieniach tych dwóch sfer.

Jak wyczyścić pamięć podręczną w przeglądarce?

Odpowiedź na pytanie, jak wyczyścić dane przeglądarki jest zależna od tego, jaki jej rodzaj posiadasz. Poniżej prezentujemy procedurę czyszczenia cache’a w dwóch popularnych przeglądarkach: Google Chrome oraz Firefoksie.

W Chrome czyszczenie cache wykonasz zgodnie z poniższą instrukcją:

Otwórz Chrome na komputerze.
W prawym górnym rogu kliknij: „Więcej”.
Potem wybierz: „Więcej narzędzi”, następnie: „Wyczyść dane przeglądania”.
U góry wybierz zakres czasowy. Aby usunąć wszystko, naciśnij: „Od początku”.
Zaznacz pola: „Pliki cookie i inne dane witryn” oraz „Obrazy i pliki zapisane w pamięci podręcznej”.
Kliknij: „Wyczyść dane”.

Czyszczenie cache Firefoxa jest równie proste:

Naciśnij przycisk: „Menu” i wybierz „Opcje”.
Wybierz panel: „Prywatność i bezpieczeństwo”.
W sekcji „Ciasteczka i dane stron” kliknij: „Wyczyść dane…”.
Usuń zaznaczenia obok „Ciasteczka i dane stron”.
Przy zaznaczonym polu Treści zachowane w pamięci podręcznej naciśnij przycisk: „Wyczyść”.
Zamknij kartę ustawień. Wszystkie wprowadzone zmiany zostaną automatycznie zapisane.

Cookies i cache – różnice

Choć wiele przeglądarek umożliwia jednorazowe usunięcie ciasteczek oraz zawartości cache, użytkownicy mogą przez to zyskać wrażenie, że są one w zasadzie tym samym. Tak jednak nie jest, poniżej wyjaśniamy, co różni ciasteczka od cache’a.

Ciasteczka – znane także pod angielską nazwą cookies, służą do przechowywania informacji o wszystkim, co zrobiłeś na danej stronie. Jeśli np. logujesz się do sklepu Morele.net, ta informacja będzie zapisana w pliku cookie. Po usunięciu ciasteczek będziesz musiał zrobić to ponownie.
Cache – po usunięciu pamięci podręcznej, ale pozostawieniu ciasteczek, będziesz dalej na danej stronie zalogowany. To, co z niej zniknie to wszelkie pobrane informacje o stronie, które były przechowywane przez pamięć podręczną przeglądarki. Oznacza to, że będziesz musiał ponownie pobrać wszystkie obrazki, czcionki, style CSS i wszystko inne, co składa się na stronę.

Bez pamięci cache, praca procesora, programów, a także przeglądarek internetowych byłaby zauważalnie wolniejsza. Jej obecność jest zatem istotnym elementem, który poprawia wydajność pracy i umożliwia szybszy dostęp do danych. Teraz wiesz już, dlaczego tak jest.