التخزين المؤقت المتعدد

تمثل المجموعات 1 و 2 و 3 عمليات التخزين المؤقت الأحادي والثنائي والثلاثي على التوالي، مع تفعيل التزامن الرأسي (vsync). في كل رسم بياني، يتدفق الوقت من اليسار إلى اليمين. لاحظ أن المجموعة 3 تُظهر سلسلة تبديل بثلاثة مخازن مؤقتة؛ حيث كان التعريف الأصلي للتخزين المؤقت الثلاثي يتخلص من الإطار C بمجرد انتهاء الإطار D، ويبدأ برسم الإطار E في المخزن المؤقت 1 دون أي تأخير. تُظهر المجموعة 4 ما يحدث عندما يستغرق رسم إطار (B في هذه الحالة) وقتًا أطول من المعتاد. في هذه الحالة، يتم تفويت تحديث الإطار. في التطبيقات الحساسة للوقت مثل تشغيل الفيديو، قد يتم إسقاط الإطار بأكمله. مع سلسلة تبديل بثلاثة مخازن مؤقتة في المجموعة 5 ، يمكن أن يبدأ رسم الإطار B دون الحاجة إلى انتظار نسخ الإطار A إلى ذاكرة الفيديو، مما يقلل من احتمالية تفويت الإطار المتأخر لتتبعه الرأسي.

في علوم الحاسوب ، يُعرف التخزين المؤقت المتعدد بأنه استخدام أكثر من مخزن مؤقت واحد لحفظ كتلة من البيانات ، بحيث يرى " القارئ " نسخة كاملة (وإن كانت قديمة) من البيانات بدلاً من نسخة محدثة جزئياً يتم إنشاؤها بواسطة " الكاتب ". ويُستخدم هذا الأسلوب بكثرة في عرض الصور على شاشة الحاسوب. كما يُستخدم أيضاً لتجنب الحاجة إلى استخدام ذاكرة الوصول العشوائي ثنائية المنافذ (DPRAM) عندما يكون القارئ والكاتب جهازين مختلفين.

وصف

شبكة بتري ذات التخزين المؤقت المزدوج

تُظهر شبكة بتري في الرسم التوضيحي التخزين المؤقت المزدوج. يُمثل الانتقالان W1 وW2 الكتابة إلى المخزنين المؤقتين 1 و2 على التوالي، بينما يُمثل الانتقالان R1 وR2 القراءة من المخزنين المؤقتين 1 و2 على التوالي. في البداية، يكون الانتقال W1 فقط مُفعلاً. بعد تفعيل W1، يتم تفعيل كل من R1 وW2 ويمكنهما العمل بالتوازي. عند انتهائهما، يعمل كل من R2 وW1 بالتوازي، وهكذا.

بعد المرحلة الانتقالية الأولية حيث يتم إطلاق W1 بمفرده، يصبح هذا النظام دوريًا ويتم تمكين الانتقالات - دائمًا في أزواج (R1 مع W2 و R2 مع W1 على التوالي).

شبكة بتري ذات التخزين المؤقت المزدوج

التخزين المؤقت المزدوج في رسومات الحاسوب

في مجال رسومات الحاسوب ، يعتبر التخزين المؤقت المزدوج تقنية لرسم الرسومات تُظهر تقطعًا أقل، وتمزقًا أقل ، وتشوهات أخرى.

يصعب على البرنامج رسم شاشة عرض بحيث لا تتغير وحدات البكسل أكثر من مرة. على سبيل المثال، عند تحديث صفحة نصية، يكون من الأسهل مسح الصفحة بأكملها ثم رسم الأحرف بدلاً من مسح وحدات البكسل المستخدمة في الأحرف القديمة فقط دون الجديدة. مع ذلك، يرى المستخدم هذه الصورة الوسيطة على أنها وميض . إضافةً إلى ذلك، تعيد شاشات الكمبيوتر رسم صفحة الفيديو المرئية باستمرار (عادةً حوالي 60 مرة في الثانية)، لذا حتى التحديث المثالي قد يظهر للحظات كفاصل أفقي بين الصورة "الجديدة" والصورة "القديمة" غير المُعاد رسمها، وهو ما يُعرف بالتمزق .

التخزين المؤقت المزدوج للبرمجيات

في تطبيقات التخزين المؤقت المزدوج، تُخزَّن نتائج جميع عمليات الرسم في منطقة محددة من ذاكرة الوصول العشوائي للنظام ، وتُسمى هذه المنطقة عادةً "المخزن المؤقت الخلفي". عند اكتمال جميع عمليات الرسم، تُنسخ المنطقة بأكملها (أو الجزء المُعدَّل منها فقط) إلى ذاكرة الفيديو (المخزن المؤقت الأمامي). عادةً ما تتم مزامنة هذه العملية مع شعاع الشاشة لتجنب تشوه الصورة. تتطلب تطبيقات التخزين المؤقت المزدوج ذاكرة ووقت معالجة أكبر من التخزين المؤقت الأحادي، وذلك بسبب حجم ذاكرة النظام المُخصصة للمخزن المؤقت الخلفي، ووقت عملية النسخ، ووقت انتظار المزامنة.

غالبًا ما تجمع برامج إدارة النوافذ المركبة بين عملية "النسخ" و" التركيب " المستخدمة لتحديد موضع النوافذ، وتحويلها باستخدام تأثيرات التكبير أو التشويه، وجعل أجزاء منها شفافة. وبالتالي، قد تحتوي "المخزن المؤقت الأمامي" على الصورة المركبة المعروضة على الشاشة فقط، بينما يوجد "مخزن مؤقت خلفي" مختلف لكل نافذة يحتوي على الصورة غير المركبة لمحتويات النافذة بأكملها.

تقليب الصفحات

في طريقة قلب الصفحات، بدلاً من نسخ البيانات، يمكن عرض كلا المخزنين المؤقتين. في أي لحظة، يعرض أحد المخزنين المؤقتين على الشاشة، بينما يتم رسم المخزن المؤقت الآخر في الخلفية. عند اكتمال رسم المخزن المؤقت في الخلفية، يتبادل المخزنان الأدوار. يتم قلب الصفحات عادةً عن طريق تعديل سجل في وحدة تحكم عرض الفيديو ، وهو قيمة مؤشر إلى بداية بيانات العرض في ذاكرة الفيديو.

تُعدّ عملية تقليب الصفحات أسرع بكثير من نسخ البيانات، وتضمن عدم ظهور أي تشويش طالما يتمّ تقليب الصفحات خلال فترة التعتيم الرأسي للشاشة - وهي الفترة التي لا يتمّ فيها عرض أي بيانات فيديو. يُطلق على المخزن المؤقت النشط والمرئي حاليًا اسم المخزن المؤقت الأمامي ، بينما تُسمى صفحة الخلفية بالمخزن المؤقت الخلفي .

التخزين المؤقت الثلاثي

في مجال رسومات الحاسوب ، يُشبه التخزين المؤقت الثلاثي التخزين المؤقت الثنائي، ولكنه يُحسّن الأداء. في التخزين المؤقت الثنائي، ينتظر البرنامج حتى يتم نسخ الرسمة النهائية أو استبدالها قبل بدء الرسمة التالية. قد تستغرق فترة الانتظار هذه عدة أجزاء من الثانية، ولا يُمكن خلالها الوصول إلى أي من المخزنين المؤقتين.

في تقنية التخزين المؤقت الثلاثي، يمتلك البرنامج مخزنين خلفيين، ويمكنه البدء فورًا في الرسم في المخزن غير المُستخدم في عملية النسخ. أما المخزن الثالث، وهو المخزن الأمامي، فتقرأه بطاقة الرسومات لعرض الصورة على الشاشة. بمجرد إرسال الصورة إلى الشاشة، يُستبدل المخزن الأمامي بالمخزن الخلفي الذي يحتوي على أحدث صورة مكتملة (أو تُنسخ منه). ولأن أحد المخزنين الخلفيين يكون دائمًا مكتملًا، لا تضطر بطاقة الرسومات إلى انتظار اكتمال البرنامج. وبالتالي، يعمل البرنامج وبطاقة الرسومات بشكل مستقل تمامًا، ويمكنهما العمل بوتيرتهما الخاصة. وأخيرًا، يبدأ عرض الصورة دون انتظار التزامن، مما يقلل التأخير إلى أدنى حد. [ 1 ]

نظرًا لأن خوارزمية البرنامج لا تستعلم عن أحداث تحديث الشاشة من وحدة معالجة الرسومات، فقد تستمر الخوارزمية في رسم إطارات إضافية بأسرع ما يمكن للوحدة معالجتها. بالنسبة للإطارات التي تُنجز أسرع بكثير من الفاصل الزمني بين عمليات التحديث، فمن الممكن استبدال إطارات المخزن المؤقت الخلفي بإصدارات أحدث عدة مرات قبل نسخها. هذا يعني أنه قد تُكتب إطارات في المخزن المؤقت الخلفي لم تُستخدم مطلقًا قبل أن تُستبدل بإطارات لاحقة. وقد طبقت شركة Nvidia هذه الطريقة تحت اسم "Fast Sync". [ 2 ]

هناك طريقة بديلة تُعرف أحيانًا باسم التخزين المؤقت الثلاثي، وهي عبارة عن سلسلة تبديل تتكون من ثلاثة مخازن مؤقتة. بعد أن يرسم البرنامج كلا المخزنين المؤقتين الخلفيين، ينتظر حتى يتم وضع الأول على الشاشة، قبل رسم مخزن مؤقت خلفي آخر (أي أنها قائمة انتظار مكونة من ثلاثة مخازن مؤقتة ، حيث يتم إدخال البيانات أولاً ثم إخراجها أولاً ). يبدو أن معظم ألعاب ويندوز تستخدم هذه الطريقة عند تفعيل التخزين المؤقت الثلاثي.

التخزين المؤقت الرباعي

يشير مصطلح التخزين المؤقت الرباعي إلى استخدام التخزين المؤقت المزدوج لكل صورة من صور العينين اليمنى واليسرى في تطبيقات التصوير المجسم ، أي أربعة مخازن مؤقتة إجمالاً (في حال استخدام التخزين المؤقت الثلاثي، يصبح العدد ستة ). ويُطبق أمر تبديل أو نسخ المخزن المؤقت عادةً على كلا الزوجين في آنٍ واحد، بحيث لا ترى أي عين صورة أقدم من الأخرى.

يتطلب التخزين المؤقت الرباعي دعمًا خاصًا في برامج تشغيل بطاقات الرسومات، وهو معطل في معظم بطاقات المستخدمين العاديين. تدعم سلسلة Radeon HD 6000 من AMD والإصدارات الأحدث هذه الميزة. [ 3 ]

تدعم معايير ثلاثية الأبعاد مثل OpenGL [ 4 ] و Direct3D التخزين المؤقت الرباعي.

التخزين المؤقت المزدوج لـ DMA

يُستخدم مصطلح التخزين المؤقت المزدوج لنسخ البيانات بين مخزنين مؤقتين في عمليات نقل الوصول المباشر إلى الذاكرة (DMA)، ليس لتحسين الأداء، بل لتلبية متطلبات عنونة محددة للجهاز (خاصةً الأجهزة ذات 32 بت على الأنظمة التي توفر عنونة أوسع عبر امتداد العنوان الفيزيائي ). [ 5 ] تُعد برامج تشغيل أجهزة ويندوز من المجالات التي يُرجح فيها استخدام مصطلح "التخزين المؤقت المزدوج". ويُطلق على هذه المخازن المؤقتة اسم "مخازن الارتداد" في شفرة المصدر لأنظمة لينكس وبي إس دي. [ 6 ]

يحاول بعض المبرمجين تجنب هذا النوع من التخزين المؤقت المزدوج باستخدام تقنيات النسخ الصفري .

استخدامات أخرى

كما تُستخدم تقنية التخزين المؤقت المزدوج لتسهيل تشابك أو فك تشابك إشارات الفيديو.

انظر أيضاً

مراجع

  1. "التخزين المؤقت الثلاثي: لماذا نحبه؟" . AnandTech. 26 يونيو 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 يوليو 2009 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  2. سميث، رايان. "مراجعة إصدارات المؤسسين من NVIDIA GeForce GTX 1080 وGTX 1070: انطلاق جيل FinFET" . مؤرشف من الأصل في 23 يوليو 2016. تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2017 .
  3. مجتمع AMD
  4. "مواصفات OpenGL 3.0، الفصل 4" (PDF) .
  5. "امتداد العنوان الفيزيائي - ذاكرة PAE ونظام التشغيل ويندوز" . مركز تطوير أجهزة مايكروسوفت ويندوز. 2005. تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 أبريل 2008 .
  6. جورمان، ميل. "فهم مدير الذاكرة الافتراضية لنظام لينكس، 10.4 مخازن الارتداد" .