Każdy komputer działa jak komputer, do którego wprowadzane są dane początkowe i z którego wymagane jest wyjście wyników niektórych obliczeń. Dyski twarde (HDD) i / lub dyski półprzewodnikowe (SSD), pamięć o dostępie swobodnym (RAM / RAM) i pamięć podręczna procesora (pamięć podręczna procesora) służą do przechowywania danych wejściowych i wyjściowych.
Przeczytaj także: Jak działa nowoczesny procesor komputera
Wpływ pamięci podręcznej na przetwarzanie danych
Pomimo tego, że pamięć RAM przesyła informacje z dysków do procesora i odwrotnie, stosunkowo szybko nawet bardzo wydajna pamięć RAM nie może zapewnić takiej szybkości przesyłania danych, aby procesor nie był bezczynny. Aby zminimalizować czas, w którym procesor oczekuje na żądane informacje, do samego procesora dodano ultraszybką lub super operacyjną pamięć zwaną cache. Jego struktura, cel i wpływ zostaną omówione w tym artykule.
Urządzenie z pamięcią podręczną procesora
Pamięć podręczna składa się z dwóch części: kontrolera i pamięci. Z pamięcią wszystko jest proste: przechowuje informacje niezbędne do obliczeń i wyniki przetwarzania informacji. Kontroler pełni funkcję procesora żądań i poszukiwania żądanych danych w pamięci podręcznej w celu wykonywania obliczeń lub przesyłania / odbierania danych wychodzących i przychodzących z pamięci głównej.
Pamięć podręczna procesora jest podzielona na kilka poziomów: od L1 do L3. Niektóre modele miały L4, chociaż czwarty poziom, który był używany w procesorach, takich jak Core i7-5775C i Core i5-5675C, został porzucony ze względu na wysokie koszty detaliczne.
- L1 - pamięć podręczna pierwszego poziomu, ma minimalną objętość nieprzekraczającą kilkuset kilobajtów i największą prędkość, pozwalającą na wydanie informacji natychmiast po zapytaniu. Każdy rdzeń ma swój własny obwód L1. Informacje przechowywane w pamięci podręcznej pierwszego poziomu są niezbędne lub najczęściej wymagane do obliczeń procesora.
- L2 - pamięć podręczna drugiego poziomu, nieco większa, może osiągnąć kilka megabajtów, podczas gdy nie jest już tak szybka. Tymczasowo przechowuje ważne dane, które mają niższy priorytet do obliczeń. Podobnie jak w przypadku L1, każdy rdzeń ma swój własny, oddzielny układ pamięci L2.
- L3 - pamięć podręczna trzeciego poziomu, największa pod względem objętości, osiąga dziesięć, a nawet trochę więcej megabajtów, ale co więcej, najwolniej. Zawiera dane, których żądanie jest stosunkowo mało prawdopodobne, podczas gdy trzeci poziom jest wspólny dla wszystkich rdzeni, co poprawia komunikację między nimi
Ogólna zasada pamięci podręcznej jest następująca: procesor zwraca się do administratora o pobranie pewnych danych z pamięci. Sterownik, postępując zgodnie ze złożonymi algorytmami, uzyskuje dostęp do poziomów, czyli od L1 do L3, w poszukiwaniu niezbędnych informacji. Algorytmy administratora muszą faktycznie przewidzieć, jakich informacji procesor będzie potrzebował do dalszych obliczeń. Jeżeli nie ma danych na L1, wtedy następuje przeszukiwanie wzdłuż L2, a następnie wzdłuż L3, podczas gdy tworzone jest odpowiednie opóźnienie, przy którym CPU oczekuje na niezbędne informacje. Tylko wtedy, gdy żądanych danych nie ma w pamięci podręcznej, pojawia się żądanie do pamięci RAM, a procesor jest naprawdę bezczynny, komunikacja między poziomami pamięci podręcznej nie przekracza dziesięciu nanosekund, nawet jeśli informacje są wyszukiwane na ostatnim poziomie L3.
Ogólnie rzecz biorąc, schemat pamięci podręcznej i jej kontrolera w odniesieniu do procesora i pamięci RAM można przedstawić w następujący sposób:
Jak widać, między procesorem a pamięcią RAM znajduje się pamięć podręczna, reprezentowana przez kontroler i komórki pamięci według poziomów. Odbieranie informacji z dowolnej komórki jest znacznie szybsze niż „długa droga” do pamięci RAM.
Przeczytaj także: Nowoczesny procesor komputerowy
Wpływ pamięci podręcznej
Ściśle mówiąc, procesor nie potrzebuje pamięci podręcznej. Jednak w tym samym czasie użytkownicy mieli do czynienia z długim czasem oczekiwania, aż pamięć RAM prześle niezbędne dane do procesora i tak dalej dla każdego segmentu dowolnej operacji.Każdy okres oczekiwania zaczynał się od kilku sekund i kończył kilkoma minutami. Tak więc pamięć podręczna procesora wpływa przede wszystkim na wygodę użytkownika podczas pracy z komputerem, znacznie skracając czas oczekiwania.
Podsumowując powyższe, okazuje się, że cache wpływa na wydajność procesora, pozbawiając go konieczności wysyłania za każdym razem żądania do RAM-u o te same dane, zapisując je „w pobliżu” procesora. W takim przypadku procesor nie musi już stale aktualizować informacji dla tego samego rodzaju obliczeń i wykonuje je tak szybko, jak to możliwe. W takim przypadku procesor staje się warunkowo niezależny od częstotliwości pamięci RAM, ponieważ różnica między 1066 MHz a 2400 MHz nie będzie 2,25 razy, ale w granicach 5% do przesyłania informacji między procesorem a pamięcią RAM.
Jak dowiedzieć się, ile pamięci podręcznej ma procesor
W przypadku chęci zakupu procesora najlepiej byłoby przejrzeć wartości poziomów pamięci podręcznej na oficjalnej stronie producenta:
- Przykład wyświetlania specyfikacji technicznych na stronie AMD.
- Przykład wyświetlania specyfikacji technicznych w witrynie internetowej firmy Intel.
Przejdź do oficjalnej witryny AMD
Przejdź do oficjalnej witryny firmy Intel
Jeśli chcesz wiedzieć, ile pamięci podręcznej ma twój procesor, powinieneś użyć monitora systemu "Menadżer zadań" - wymagane wartości wskazane są w zakładce "Występ".
Wniosek
Podsumowując, należy stwierdzić, że pamięć podręczna procesora ma podstawowy wpływ na jego wydajność i ogólny komfort użytkownika podczas pracy z komputerem PC, bez zmuszania użytkownika do siedzenia przy komputerze przez długi czas, czekając, aż elementy systemu przekażą sobie nawzajem niezbędne informacje do obliczeń. Jednocześnie pamięć podręczna pozbawiła użytkowników pilnej potrzeby wyboru i wykorzystania najszybszego, a tym samym drogiego dysku twardego lub dysku SSD, w połączeniu z pamięcią RAM o wysokiej częstotliwości, aby zminimalizować i tak duże przestoje. Więc im większa i bardziej podzielona na segmenty pamięć podręczna (AMD kiedyś stworzyło wspólny L1 dla swojej nowej linii procesorów i wyszedł z bardzo niską wydajnością), tym szybciej działa procesor, co jest wygodniejsze dla użytkownika i odwrotnie.