Кэш-память процессора. Уровни и принципы функционирования
Немаловажный фактор, повышающий быстродействие процессора — объём кэш-памяти. Такую память распределяют по уровням, в соответствии со скоростью доступа к ней. Ею оснащают все современные процессоры, что в который раз доказывает полезность, которую приносит системе кэш-память.
Структура кэш-памяти
Кэш – быстрейшая память, которую использует процессор в целях краткосрочного хранения информации, используемой чаще всего.
Кэш состоит из триггеров, включающих в себя множество транзисторов. Они занимают намного больше места, чем конденсаторы оперативной памяти. Из-за этого производство кэша занимает много усилий. Впрочем, пусть кэш – довольно дорогая память, всё же это компенсируется его сверхминиатюрными размерами и быстрым откликом. Именно скорость и считается главным преимуществом такого вида памяти. Из-за того что триггеры не требует регенерации, кэш способен работать на той же частоте, что и процессор.
Размещается кэш-память на кристалле процессора, что способствует быстрому доступу к ней. Немного ранее было принято размещать кэш на микросхеме материнской платы, однако этот метод не оправдывает себя.
Зачем нужна кэш-память?
Кэш выступает своеобразным буфером, который может загружать и передавать данные с большой скоростью, что способствует заметному приросту производительности в программах.
Следует разобрать на бытовом примере пользу внедрения кэш-памяти в процессоры. Представьте себе рабочий офис, где оперативная память выступает в роли шкафа с папками, куда часто обращается работник для извлечения больших данных (папок). В то же время, его рабочий стол играет роль кэш-памяти. Пусть даже столик не будет столь большим, как шкаф, но здесь работник может хранить различные номера телефонов, важные примеры документов. Ему не нужно будет постоянно подходить к шкафу, чтобы воспользоваться нужными предметами. Всё будет под рукой, что поспособствует эффективности работы.
Уровни кэш-памяти
Существует три различных уровня кэша, используемые на процессорах одновременно:
Первый уровень кэша (L1) – самый быстрый уровень, работа которого заключается в прямом контакте с процессорным ядром. Размеры его зачастую не превышают 128 Кб.
Второй уровень кэша (L2) – более медлительный, но и более объемный уровень. Выступает буфером между первым и третьим уровнями. Имеет объем в среднем от 256 Кб до 1 Мб.
Третий уровень кэша (L3) – ещё медленней, чем второй уровень, однако намного быстрее оперативной памяти. В наше время нормальным показателем считается объем в 4-8 Мб кэш-памяти. Однако, в экстремальных случаях, встречаются и 15-20 Мб (к примеру, процессор Xeon).
Количество ядер процессораПри первоначальном развитии технологии создания процессоров, разработчики направляли все свои старания на повышение тактовой частоты за счёт чего ...
Тактовая частота графического процессора видеокартыТактовую частоту графического процессора не зря называют одной из самых важных характеристик такого устройства. Здесь мы разберём частотные ...
Типы памяти видеокартыЧтобы понять все особенности функционирования такого устройства как видеокарта, стоит определить её основные характеристики. Тип памяти видеокарты ...
Для чего браузерам нужен кэш?Пользователи, которые проводят за компьютером не первый день, наверняка уже успели познакомиться с таким понятием, как кэш. Но если это слово ...
Какой процессор выбратьНи для кого не секрет, что процессор – самая главная составляющая системного блока и компьютера в целом. Основные задачи процессора – ...