السلام عليكم ورحمة الله
হ্যালো গাইজ, কেমন আছেন সবাই? আশা করি আপনারা সকলে আল্লাহ তাআলার অশেষ রহমতে ভালো আছেন। আর ভালো না থাকলে তো ভালো লাগার ওয়েবসাইট TrickBD আছেই । যেখান থেকে আমরা নিত্য নতুন টিপস-এন্ড-ট্রিকস পেয়ে যাই।
তো যাই হোক আজকে যে বিষয় নিয়ে আলোচনা করতে যাচ্ছি তা আপনারা ইতিমধ্যে উপরিউক্ত টাইটেল দেখেই জেনে গেছেন। তো আর কথা না বাড়িয়ে আজকের আলোচনায় চলে যাই।
এই পোষ্টে আপনারা জানতে পারবেন। Cache মেমোরি কি? Cache মেমোরি কোথায় থাকে? Cache মেমোরি কেনো প্রয়োজন?
Cache মেমোরি কি?
কম্পিউটারে যখন কোন প্রোগ্রাম ইক্সকিউট করা হয় বা কোন ডাটা কে প্রসেস করা হয়। তখন সে ডাটা বা তথ্য ও উপাত্ত সেকেন্ডারি মেমোরিতে এসে প্রধান মেমোরি তথা RAM এ এসে জমা হয়। তারপর RAM থেকে এই ডাটা সিপিইউ রেজিস্ট্রারের মাধ্যমে ট্রান্সফার করা হয়। এই প্রক্রিয়ায় প্রচুর সময় প্রয়োজন হয় । যার ফলে কম্পিউটার অনেক ধীর গতিতে কাজ করে। এই ধীর গতি থেকে বাঁচার জন্য কম্পিউটারে Cache মেমোরি ব্যবহার করা হয়।
Cache মেমোরি প্রধান মেমোরি অর্থাৎ সিপিইউ এর মধ্যে তীব্র গতিতে কাজ করে। এই মেমোরি RAM ও সিপিইউ এর মধ্যে থাকে। Cache মেমোরি সিপিইউ এবং প্রধান মেমোরির মধ্যে বাফার রূপে কাজ করে। Cache মেমোরি একটি অস্থায়ী মেমোরি। অর্থাৎ এ মেমোরিতে ডেটা সর্বদা সংরক্ষিত থাকে না। কম্পিউটার যতক্ষণ পর্যন্ত চালু থাকে ততক্ষন পর্যন্ত ডাটা Cache মেমোরি তে থাকে। কম্পিউটার শাট ডাউন করার সাথে সাথে এ ডেটা উধাও হয়ে যায়। মূলত এক ডাটা যখন বার কাজ করার প্রয়োজন হয়। তখন সেই ডটা Cache মেমোরি তে থেকে কম্পিউটারের স্পীড বজায় রাখে। যখন কম্পিউটারের কোন ডাটা নায়ে কাজ করার প্রয়োজন হয় তখন সিপিইউ সেই ডাটাকে সর্বপ্রথম Cache মেমোরিতে খুঁজে যে Cache মেমোরিতে এই ডাটা খুঁজে পাওয়া যায় কি না। যদি Cache মেমোরিতে খুঁজে না পায় তাহলে RAM এ খুঁজে।
Cache মেমোরির সাইজ
অন্য সব মেমোরির তুলনায় Cache মেমোরির সাইজ খুবি ছোট । Cache মেমোরির সাইজ রেজিস্ট্রার মেমোরি থেকে কম। কোন সাধারণ কম্পিউটারে Cache মেমোরির সাইজ 256 KB থেকে 4 MB পর্যন্ত হয়ে থাকে। তবে সুপার কম্পিউটারে Cache মেমোরির সাইজ অনেক বেশি হয়ে থাকে।
নিচের চিত্র থেকে আপনারা বুঝতে পারবেন যে কোন মেমোরির সাইজ সবচেয়ে বেশি এবং স্পীড বেশি।
Cache মেমোরি কিভাবে কাজ করে?
যখন সিপিইউ এর কোন ডাটা বা প্রোগ্রামের প্রয়োজন হয়, তখন সিপিইউ সর্বপ্রথম সেই ডাটাকে L1 Cache এ সার্চ করে। যদি L1 Cache এ সেই ডাটাকে খুঁজে না পায় তাহলে L2 cache এ খুঁজে। এভাবে L3 cache পর্যন্ত পৌঁছে ডাটা খুঁজে বের করার জন্য। সিপিইউ দ্বারা যখন কোন ডাটা সার্চ করা হয় তখন তাকে “ক্যাশ হিট” বলা হয়। আর যদি ডাটা সিপিইউ দ্বারা সার্চ না করা হয় তখন তাকে “ক্যাশ মিস” বলে। Cache মেমোরিতে ডাটা খুঁজে না পেলে প্রধান মেমোরি অর্থাৎ RAM এ ডাটা খোঁজা হয়। যদি RAM মেমোরিতেও ডটা খুঁজে না পাওয়া যায় তাহলে তা সেকেন্ডারি মেমোরি অর্থাৎ হার্ড ডিস্কে খোঁজ করা হয়।
Cache মেমোরির প্রকার
কম্পিউটারে Cache মেমোরিকে পৃথক পৃথক লেভেলে বিভক্ত করা হয়েছে। এই লেভেল সিপিইউ দ্বারা ক্যাশ মেমোরি থেকে ডাটা অ্যাক্সেস নেওয়ার জন্য বিভক্ত করা হয়েছে। Cache মেমোরি সিপিইউ এর সবচেয়ে নিকটবর্তী স্থানে থাকে। এই মেমোরি সবচেয়ে দ্রততার সাথে কাজ করে। কিন্তু, এর সাইজ খুবি অল্প । Cache মেমোরি সাধারণত তিন প্রকার। নিম্নে তা আলোচনা করা হলো।
লেভেল 1 অথবা L1 Cache
L1 Cache সিপিইউ এর চিপে সংযুক্ত অবস্থায় থাকে। সিপিইউ এর চিপে সংযুক্ত থাকার কারণে এই মেমোরির স্পীড সবচেয়ে বেশি হয়ে থাকে। সিপিইউ এর ক্লক স্পীড এবং L1 cache এর ক্লক স্পীড প্রায় এক। এটি অধিকাংশ কম্পিউটারে সিপিইউ Cache রূপে কাজ করে। যে সমস্ত ডাটা বার বার প্রয়োজন পরে সে সকল ডাটা এখানে অবস্থান করে। L1 cache এর সাইজ সবচেয়ে কম। এই সাইজ 64 KB থেকে নিয়ে 1 MB পর্যন্ত হয়ে থাকে। L1 cache এর সবচেয়ে ভালো উদাহরণ হলো এড্রেস রেজিস্ট্রার।
লেভেল 2 অথবা L2 Cache
L1 cache এর মতো L2 Cache সিপিইউ চিপে অবস্থান করে। কিন্তু এটা সিপিইউ কোরে অবস্থান করে না। অর্থাৎ এটি সিপিইউ এবং RAM এর চিপের মধ্যে একটি সেপারেট চিপ। যখন সিপিইউ দ্বারা রিকয়ার্ড ইন্সট্রাকশন বা কোন ডাটা L1 cache এ খোঁজা হয়, তখন যদি L1 cache এ সেই ডাটা না পায় তাহলে L2 cache এ সার্চ করে। এজন্য L2 cache কে সেকেন্ডারি Cache বলা হয়। L2 cache এর সাইজ L1 cache এর চেয়ে বেশি। এই Cache এর সাইজ 64 KB থেকে নিয়ে 6MB পর্যন্ত হয়ে থাকে। L2 cache ও হাই স্পীডে কাজ করে। মেইন সিস্টেমে যখন অতিরিক্ত ট্রফিক হয় তখন L2 cache প্রসেসিং হয়ে কম্পিউটারকে ধীর গতি হওয়া থেকে বাঁচায়।
লেভেল 3 অথবা L3 Cache
L3 cache এর সাইজ L1 cache এবং L2 cache এর চেয়ে অনেক বেশি হয়ে থাকে। কিন্তু এর স্পীড L1 cache এবং L2 cache এর চেয়ে কম। এর ব্যবহার প্রসেসিংকৃত অপারেশনের গতি বৃদ্ধিতে করা হয়। L1 cache এর স্পীড বাড়িয়ে দেয়। L3 cache এর স্পীড RAM এর তুলনায় দুই গুণ বেশি। L3 Cache এর মেমোরি সাইজ বেশিরভাগ 3MB থেকে 64MB পর্যন্ত হয়ে থাকে।