Компьютерные процессоры сделали значительный рывок в развитии за последние несколько лет. Размер транзисторов с каждым годом уменьшается, а производительность растет. Что касается производительности процессоров, то следует учитывать, не только количество транзисторов и частоту, но и объем кэша.
Давайте разберемся на что влияет кэш процессора, какие виды кэша бывают и как все это работает.
Что такое кэш процессора?
Если говорить простыми словами, то кэш процессора это просто очень быстрая память. Как вы уже знаете, у компьютера есть несколько видов памяти. Это постоянная память, которая используется для хранения данных, операционной системы и программ, например, SSD или жесткий диск. Также в компьютере используется оперативная память. Это память со случайным доступом, которая работает намного быстрее, по сравнению с постоянной. И наконец у процессора есть ещё более быстрые блоки памяти, которые вместе называются кэшем. Кэш ближе всего к вычислительным ядрам, так как является частью процессора.
Как работает кэш процессора?
Когда вы запускаете программу, компьютеру надо перенести эти инструкции из постоянной памяти в процессор. И здесь вступает в силу иерархия памяти. Сначала данные загружаются в оперативную память, а потом передаются в процессор.
В наши дни процессор может обрабатывать огромное количество инструкций в секунду. Чтобы по максимуму использовать свои возможности, процессору необходима супер быстрая память. Поэтому был разработан кэш.
Уровни кэша процессора — L1, L2 и L3
Вся кэш память процессора разделена на три уровня: L1, L2 и L3. Эта иерархия тоже основана на скорости работы кэша, а также на его объеме.
- L1 Cache (кэш первого уровня) — это максимально быстрый тип кэша в процессоре.
- L2 Cache (кэш второго уровня процессора) — медленнее, по сравнению L1, но больше по размеру. Его объем может быть от 256 килобайт до восьми мегабайт.
- L3 Cache (кэш третьего уровня) — это самый большой и самый медленный кэш. Его размер может быть в районе от 4 до 50 мегабайт.
Для чего нужен кэш в процессоре?
Пришло время ответить на главный вопрос этой статьи, на что влияет кэш процессора? Данные поступают из ОЗУ в кэш L3, затем в L2, а потом в L1. Когда процессору нужны данные для выполнения операции, он пытается их найти в кэше L1 и если находит, то такая ситуация называется попаданием в кэш. В противном случае поиск продолжается в кэше L2 и L3. Если и теперь данные найти не удалось, выполняется запрос к оперативной памяти.
Как кэш влияет на производительность?
Влияние кэша на произвоидтельность компьютера напрямую зависит от его эффективности и количества попаданий в кэш. Ситуации, когда данных в кэше не оказывается очень сильно снижают общую производительность.
Можно сделать вывод, чем больше объем кэша, тем выше производительность, поскольку процессор сможет получить в большем количестве случаев нужные ему данные быстрее. Однако, стоит обращать внимание не только на объем кэша процессора, но и на его архитектуру.
Вывод
Теперь вы знаете за что отвечает кэш процессора и как он работает. Многое делается для устранения узких мест, которые есть у современных компьютеров. Уменьшение задержки работы с памятью одна из самых важных частей этой работы. Будущее выглядит очень многообещающе.
Спасибо за прочтение статьи, оставляйте комментарии и ставьте лайки👍
