Tembolok (komputer): Perbedaan antara revisi

'''Tembolok''' atau '''memori singgahan''' ({{Lang-en|cache}}) adalah komponen perangkat keras atau perangkat lunak yang menyimpan data sehingga permintaan di masa mendatang untuk data tersebut dapat dilayani lebih cepat; data yang disimpan dalam mungkin merupakan hasil dari penghitungan sebelumnya atau salinan data yang disimpan di tempat lain. Sebuah ''cache hit'' terjadi ketika data yang diminta dapat ditemukan di tembolok, sementara ''cache miss'' terjadi jika tidak bisa. Cache hit disajikan dengan membaca data dari tembolok, yang lebih cepat daripada menghitung ulang hasil atau membaca dari penyimpanan data yang lebih lambat; dengan demikian, semakin banyak permintaan yang dapat dilayani dari tembolok, semakin cepat kinerja sistem.

Agar hemat biaya dan memungkinkan penggunaan data yang efisien, tembolok harus relatif kecil. Namun demikian, tembolok telah membuktikan dirinya di banyak area komputasi, karena [[Aplikasi piranti lunak|aplikasi komputer]] biasa mengakses data dengan tingkat [[lokalitas referensi]] yang tinggi. Pola akses tersebut menunjukkan lokalitas temporal, di mana data yang diminta telah diminta baru-baru ini, dan lokalitas [[Alamat memori|spasial]], di mana data yang diminta disimpan secara fisik dekat dengan data yang telah diminta.

Ada trade-off yang melekat antara ukuran dan kecepatan (mengingat bahwa sumber daya yang lebih besar menyiratkan jarak fisik yang lebih jauh) tetapi juga tradeoff antara mahal, teknologi premium (seperti [[SRAM]]) vs lebih murah, komoditas yang mudah diproduksi secara massal (seperti [[DRAM]] atau [[hard disk]]).

Buffering yang disediakan oleh tembolok menguntungkan baik latensi maupun [[throughput]] ([[bandwidth]]):

Sumber daya yang lebih besar menimbulkan latensi yang signifikan untuk akses - mis. dibutuhkan ratusan siklus clock untuk prosesor 4  GHz modern untuk mencapai [[DRAM]]. Hal ini diatasi dengan membaca dalam potongan besar, dengan harapan bacaan selanjutnya akan berasal dari lokasi terdekat. Prediksi atau prefetching [[Tembolok CPU|eksplisit]] mungkin juga menebak dari mana bacaan di masa mendatang akan berasal dan membuat permintaan sebelumnya; jika dilakukan dengan benar latensi akan dilewati sama sekali.

Penggunaan tembolok juga memungkinkan melewati yang lebih tinggi dari sumber daya yang mendasarinya, dengan menggabungkan beberapa butiran halus transfer menjadi permintaan yang lebih besar dan lebih efisien. Dalam kasus sirkuit [[DRAM]], ini dapat dilayani dengan memiliki bus data yang lebih luas. Misalnya, pertimbangkan sebuah program yang mengakses bita dalam [[ruang alamat]] 32-bit, tetapi dilayani oleh bus data off-chip 128-bit; akses bita individu yang tidak di-cache hanya akan memungkinkan 1/16 dari total bandwidth yang akan digunakan, dan 80% dari pergerakan data akan menjadi alamat memori, bukan data itu sendiri. Membaca potongan yang lebih besar mengurangi sebagian kecil dari bandwidth yang diperlukan untuk mentransmisikan informasi alamat.

Perangkat keras mengimplementasikan tembolok sebagai [[Block (penyimpanan data)|blok]] memori untuk penyimpanan sementara data yang kemungkinan besar akan digunakan lagi. [[Unit Pemroses Sentral|Unit pemrosesan sentral]] uq) dan [[hard disk drive]] (HDD) sering menggunakan tembolok, seperti halnya peramban web dan server web.

Ketika klien tembolok (CPU, peramban web, [[sistem operasi]]) perlu mengakses data yang dianggap ada di penyimpanan cadangan, tembolok terlebih dahulu diperiksa. Jika entri dapat ditemukan dengan tag yang cocok dengan data yang diinginkan, data dalam entri yang digunakan. Situasi ini dikenal sebagai cache hit. Misalnya, program peramban web mungkin memeriksa tembolok lokalnya pada disk untuk melihat apakah program tersebut memiliki salinan lokal dari konten halaman web di [[URL]] tertentu. Dalam contoh ini, URL adalah tag, dan konten halaman web adalah datanya. Persentase akses yang menghasilkan klik tembolok dikenal sebagai '''hit rate''' atau '''hit ratio''' tembolok.

Kebijakan write-through dan write-back dapat menggunakan salah satu dari kebijakan write-miss ini, tetapi biasanya keduanya dipasangkan dengan cara ini:<ref name="HennessyPatterson20112">{{cite book|author1=John L. Hennessy|author2=David A. Patterson|year=2011|url=https://books.google.com/books?id=v3-1hVwHnHwC&pg=SL2-PA12|title=Computer Architecture: A Quantitative Approach|publisher=Elsevier|isbn=978-0-12-383872-8|pages=B–12}}</ref>

Entitas selain tembolok dapat mengubah data di penyimpanan cadangan, dalam hal ini salinan dalam tembolok mungkin menjadi kedaluwarsa atau ''basi''. Alternatifnya, saat klien memperbarui data di tembolok, salinan data tersebut di tembolok lain akan menjadi basi. Protokol komunikasi antara pengelola tembolok yang menjaga konsistensi data dikenal sebagai [[protokol koherensi]].

{{Artikel utamaMain|Tembolok CPU}}

Memori kecil di atau dekat [[CPU]] dapat beroperasi lebih cepat daripada [[Penyimpanan data komputer#Penyimpanan utama|memori utama]] yang jauh lebih besar. Kebanyakan CPU sejak 1980-an telah menggunakan satu atau lebih tembolok, terkadang dalam [[Tembolok CPU#Tembolok multi-level|level bertingkat]]; modern high-end [[Sistem tertanam|tertanam]], [[mikroprosesor]] [[desktop]] dan server mungkin memiliki sebanyak enam jenis tembolok (antara level dan fungsi),.<ref>{{Cite web|last=Pirzada|first=Usman|date=2015-09-25|title=Intel Broadwell Core i7 5775C '128MB L4 Cache' Gaming Behemoth and Skylake Core i7 6700K Flagship Processors Finally Available In Retail|url=https://wccftech.com/intel-broadwell-core-i7-5775c-128mb-l4-cache-and-skylake-core-i7-6700k-flagship-processors-available-retail/|website=Wccftech|language=en-US|access-date=2020-10-09}}</ref> Contoh tembolok dengan fungsi tertentu adalah [[Daftar istilah teknologi informasi|D-cache]] dan [[Daftar istilah teknologi informasi|I-cache]] dan [[buffer tepi tampilan terjemahan]] untuk [[Unit manajemen memori|MMU]].

[[Unit pemroses grafis|Unit pemrosesan grafis]] (GPU) sebelumnya sering kali memilikmemiliki [[temblok tekstur|r]] hanya baca yang terbatas, dan memperkenalkan tekstur swizzlswizzled [[urutan Morton|n]] untuk meningkatkameningkatkan [[koherensi tembolok|k]] 2D. Cache miss akan mempengaruhi kinerja secara drastis, mis. jika mipmapping tidak digunakan. Caching penting untuk memanfaatkan transfer 32-bit (dan lebih luas) untuk data tekstur yang seringkalisering kali hanya 4 bit per piksel, diindeks dalam pola yang kompleks oleh koordinat UV sembarang dan transformasi perspektif dalam pemetaan tekstur terbalik.

Saat GPU terbaru (terutama dengan [[Penghitungan kernel|shader komputasi]] [[GPGPU]]) mereka telah mengembangkan tembolok yang semakin besar dan semakin umum, termasuk [[Tembolok CPU#Instruksi tembolok|tembolok instruksi]] untuk [[shader]], yang menunjukkan fungsionalitas yang semakin umum dengan tembolok CPU.<ref name=":0">{{Cite journal|last=Mittal|first=Sparsh|title=A SURVEY OF TECHNIQUES FOR MANAGING AND LEVERAGING CACHES IN GPUs|url=https://www.academia.edu/6940614/A_Survey_of_Techniques_for_Managing_and_Leveraging_Caches_in_GPUs|journal=Journal of Circuits, Systems and Computers|language=en|volume=23|issue=08|pages=1430002|issn=0218-1266}}</ref> Misalnya, arsitektur GPU [[GeForce 200 series|GT200]] tidak menampilkan tembolok L2, sedangkan GPU [[Fermi (mikroarsitektur)|Fermi]] memiliki tembolok level terakhir 768 KB, GPU [[Kepler (mikroarsitektur)|Kepler]] memiliki tembolok level terakhir 1536 KB,<ref name=":0" /> dan GPU [[Maxwell (mikroarsitektur)|Maxwell]] memiliki tembolok level terakhir 2048 KB. -tingkat tembolok. Tembolok ini telah berkembang untuk menangani [[Sinkronisasi (ilmu komputer)|sinkronisasi primitif]] antara utas dan [[Linearisasi|operasi atom]], dan antarmuka dengan [[MMU]] gaya CPU.

[[Unit manajemen memori]] (MMU) yang mengambil entri tabel halaman dari memori utama memiliki tembolok khusus, digunakan untuk merekam hasil terjemahterjemahan [[Ruang alamat virtual|lalamat virtual]] ke alamat fisik. Tembolok khusus ini disebudisebut [[translation lookaside buffer|r]] (TLB).<ref>{{cite web|author=Frank Uyeda|year=2009|title=Lecture 7: Memory Management|url=http://cseweb.ucsd.edu/classes/su09/cse120/lectures/Lecture7.pdf|work=CSE 120: Principles of Operating Systems|publisher=UC San Diego|accessdate=2013-12-04}}</ref>

Time aware Least Recently Used (TLRU)<ref>{{cite journal|author=Bilal, Muhammad|display-authors=etal|year=2017|title=Time Aware Least Recent Used (TLRU) Cache Management Policy in ICN|journal=IEEE 16th International Conference on Advanced Communication Technology (ICACT)|pages=528–532|arxiv=1801.00390|bibcode=2018arXiv180100390B|doi=10.1109/ICACT.2014.6779016|isbn=978-89-968650-3-2}}</ref> adalah varian LRU yang dirancang untuk situasi di mana konten yang disimpan di tembolok memiliki masa pakai yang valid. Algoritme ini cocok untuk aplikasi tembolok jaringan, seperti Information-centric networking (ICN), [[Content Delivery Network|Content Delivery Networks]]s (CDNs) dan jaringan terdistribusi secara umum. TLRU memperkenalkan istilah baru: TTU (Time to Use). Karena stempel waktu berbasis lokalitas ini, TTU memberikan kontrol lebih kepada administrator lokal untuk mengatur penyimpanan jaringan. Dalam algoritme TLRU, ketika sebuah konten tiba, node tembolok menghitung nilai TTU lokal berdasarkan nilai TTU yang ditetapkan oleh penerbit konten. Nilai TTU lokal dihitung dengan menggunakan fungsi yang ditentukan secara lokal. Setelah nilai TTU lokal dihitung, penggantian konten dilakukan pada subset dari total konten yang disimpan di node tembolok. TLRU memastikan bahwa konten hidup yang kurang populer dan kecil harus diganti dengan konten yang masuk.

{{Artikel utamaMain|Tembolok halaman}}

{{Artikel utamaMain|Tembolok web}}

{{Artikel utamaMain|Memoisasi}}

== {{anchor|The difference between buffer and cache}}<!--Nama bagian sebelumnya digunakan di tautan eksternal--> Buffer vs. Temboloktembolok ==

== RefrensiReferensi ==