Когда мы говорим о процессорах, термин "кэш-памяти" почти всегда упоминается. Но как работает кеш процессоров и почему это так важно?
На базовом уровне кэш-память - это очень быстрый тип памяти, который содержит небольшой набор инструкций, которые регулярно использутся для выполнения задач. Команда загружает инструкции в кэш, используя сложные алгоритмы, чтобы иметь возможность быстро, эффективно и без препятствий получать к ним доступ. Другими словами, кеш CPU - это тип памяти в котором хранятся данные, инструкции и процессор имеет прямой мгновенный доступ к ним.
Уровни кэша в современном процессоре
Современные процессоры имеют несколько уровней кэш-памяти, различающихся в L1, L2, L3 и даже L4 в некоторых случаях (L происходит от "level" - уровень.
- Кэш L1 является самым быстрым и самым маленьким. Он содержит данные, которые понадобятся процессору для выполнения самых основных операций, хотя он имеет двойное назначение: инструкции и данные. Первая - это операции, которые процессор должен выполнить, а вторая - информация, которая должна быть обработана. Размер этого кэша обычно составляет около 256 КБ, хотя в некоторых моделях процессоров он уже достигает 1 МБ. Например, Intel Core i9-9900K имеет 512 КБ кэш-памяти первого уровня.
- Кэш L2 немного медленнее, чем L1, но и больше. Обычно он имеет емкость от 256 КБ до 8 МБ. Например, Core i9-9900K имеет 2 МБ кэш-памяти второго уровня.
- Кэш L3 медленнее чем предыдущие, но самый толстый по обьему. Имеет от 4 до 50 МБ. В этом случае Core i9-9900K имеет 16 МБ кэш-памяти третьего уровня. Этот кеш не работает, как предыдущие, поскольку он используется всеми ядрами процессора.
П.С. Нашел Рязань R5 3500X за 12к. Кеш L3-32Mb.
Как работает кеш процессора?
Способ работы кеш-памяти заключается в том, что при запуске программы она начинает выполнять серию инструкций, которые содержатся в ее коде и управляются процессором. Эта информация сначала загружается в ОЗУ, а затем передается в процессор, но для повышения эффективности ее обработки, основные и наиболее часто используемые инструкции копируются в кэш, чтобы процессор мог иметь к ним мгновенный доступ. И это значительно повышает производительность.
Последовательность: когда программа запускается на ПК, данные поступают в ОЗУ, а затем в кэш-память L3, затем в L2 и, наконец, в L1. Во время работы программы процессор будет искать информацию, которая требуется ему в самой быстрой кэш-памяти L1. Если не найдет её там, то перейдет к L2, затем к L3, а если нет нигде, то будет искать его в оперативной памяти.