Кэш память процессора компьютера



В 1980-х скорость микропроцессора экспоненциально увеличивалась по сравнению со временем доступа к памяти. Быстро стало очевидно, что нужно что-то сделать, чтобы повысить скорость доступа к памяти и повысить эффективность всей системы. Эти несоответствия между скоростью обработки и скоростью памяти привели к развитию кэша.

Что такое кэш?


Изобретение кэша было одним из важнейших событий в истории информатики. Но что такое кэш? Как это работает?


На базовом уровне кэш - это быстрый тип памяти. Он содержит небольшой пул памяти, содержащий инструкции, которые, скорее всего, понадобятся компьютеру при выполнении определенной задачи. Компьютер загружает эту информацию в кэш, используя сложные алгоритмы и знания программного кода. Цель наличия системы кэширования на компьютере состоит в том, чтобы обеспечить беспрепятственный доступ ЦПУ к нужным им данным в том порядке, в котором они нужны.

Чтобы увидеть, как это работает, вам нужно знать, что компьютеры имеют три типа памяти. Во-первых, это основная память, которая находится на жестком диске или SSD. Это самый большой репозиторий памяти в компьютере. Затем имеется ОЗУ или оперативное запоминающее устройство, которое быстрее, но меньше, чем основное устройство памяти. Наконец, в самом ЦПУ есть блоки памяти, известные как кэш. Кэш - самый быстрый из всех типов памяти.

Когда программа запускается, эта программа начинает выполнять серию инструкций, найденных в коде программы. Эта информация сначала загружается в ОЗУ, а затем перемещается в ЦП. Чтобы наилучшим образом использовать данные для выполнения инструкций, CPU требуется высокоскоростная память. Вот тут и приходит кэш.

Уровни кеша


Внутри ЦП есть три разных уровня кэша: L1, L2 и L3. Некоторые компании даже работают над кэшем L4.

Кэш L1 - самый быстрый и самый маленький из трех. Он содержит данные, которые ЦПУ, скорее всего, потребуется для выполнения операций. L1 обычно держит около 256 КБ, хотя некоторые увеличивают его до 1 МБ.

Этот небольшой кеш имеет двойное назначение: кэш инструкций и кэш данных. Кэш команд имеет дело с операциями, которые ЦПУ должен выполнять, а кэш данных содержит информацию, по которой должен выполняться процесс.

Далее есть кэш L2. L2 медленнее и содержит больше информации, чем L1. Он содержит от 256 КБ до 8 МБ данных, к которым компьютеру, скорее всего, потребуется следующий доступ.

Наконец, мы видим кэш L3. Это самый большой и самый медленный кэш, хранящий от 4 до 50 МБ.


Как работает кэш


Когда программа запускается на вашем компьютере, данные поступают из ОЗУ в кэш L3, затем в L2 и, наконец, в L1. Во время работы программы ЦП ищет информацию, необходимую для запуска, начиная с кэша L1 и оттуда работая в обратном направлении. Если процессор находит необходимую информацию, это называется попаданием в кэш. Если он не может найти нужную ему информацию, он пропускает кэш-память, и компьютер должен искать в другом месте информацию, которая ему нужна.

Задержка является важным фактором эффективности компьютера. Задержка - это время, необходимое для извлечения части информации. Кэш L1 является самым быстрым, и поэтому имеет самую низкую задержку. Когда происходит потеря кэша, задержка увеличивается, так как компьютер должен продолжать поиск в разных кэшах, чтобы найти нужную ему информацию.

Более новые компьютеры имеют гораздо меньший размер транзистора ЦП, что позволило построить плату с большим пространством для размещения кеша непосредственно на нем. Физическое размещение кеша ближе к процессору уменьшает задержку.

Хотя кэш - это не то, на что часто обращают внимание продавцы компьютеров, его стоит брать во внимание. Более быстрые кэши будут иметь меньшую задержку, благодаря чему ваши программы будут работать быстрее и эффективнее.
Кэш память процессора компьютера Кэш память процессора компьютера Reviewed by Admin on февраля 09, 2019 Rating: 5

Комментариев нет: