Как лучшие предложения, хвост не застрял
А кэш-память процессора это быстродействующая память, расположенная рядом с ядром микросхемы или внутри нее. Функция кэша — служить временным хранилищем данных. Далее разберитесь с различными уровнями кэш-памяти, обычно делящимися на L1, L2 и L3.
Процессоры (CPU) имеют кэш-память L1, L2 и L3 для быстрого доступа (Изображение: Репродукция / AMD)
Как работает кэш-память процессора?
А кэш-память это очень высокоскоростная память, которая действует как посредник между процессором и оперативной памятью. Он временно хранит данные и инструкции, которые часто используются чипом, что повышает производительность системы.
Поскольку кэш-память имеет уменьшенную емкость, обычно от нескольких килобайт (КБ) до нескольких мегабайт (МБ), сохраняется только информация, которую процессор считает очень важной. Хранилище следует иерархии, при этом кэш L1 является самым быстрым и наиболее близким к ядру ЦП.
Когда процессору необходимо извлечь или сохранить данные, он сначала проверяет, сохранена ли информация в кэш-памяти. Если данные кешируются (то есть если есть «попадание в кеш»), доступ очень быстрый. В противном случае происходит «кэш-промах», и чип будет искать их в другой памяти, например в ОЗУ, которая медленнее.
Иллюстрация процессора с четырьмя ядрами (Изображение: Vitor Pádua/)
Где находится кэш-память процессора?
Кэш-память находится внутри процессора и делится на уровни (L1, L2 и L3), определяющие близость к ядру. Чем ближе к ядру, тем выше скорость памяти.
Точное расположение уровней кэш-памяти может варьироваться в зависимости от архитектуры процессора. Как правило, кэш L1 находится внутри ядра ЦП и не используется совместно с другими ядрами. L2 может быть монопольным или разделяемым между ядрами. L3, с другой стороны, имеет большую емкость и обычно находится вне ядра.
Каковы уровни кэш-памяти?
Кэш-память можно разделить на три уровня: L1, L2 и L3которые отличаются емкостью хранилища, скоростью доступа и удаленностью от ядра.
Номенклатура может варьироваться в зависимости от производителя. Qualcomm, например, уже классифицировала ближайшую к ядру кэш-память как «кеш L0». В других архитектурах эта память будет называться кешем L1.
Кроме того, количество уровней кэш-памяти определяется производителем. Кэш L1 и L2 обычно присутствуют во всех процессорах, но не каждый чип имеет кэш L3. Некоторые процессоры могут также иметь четвертую кэш-память, называемую кешем L4.
Что такое кэш L1?
О Кэш L1 это самая быстрая среди кэш-памяти и из-за высокой стоимости производства она обычно имеет наименьшую емкость в диапазоне десятков килобайт (КБ). Это ближайший уровень кэш-памяти к ядру процессора, и в большинстве современных процессоров он расположен внутри ядра и используется исключительно каждым ядром.
Поскольку кэш-память L1 (также называемая некоторыми производителями L0) является ближайшей к ядру кэш-памятью и имеет наименьшую задержку, она обычно используется для хранения данных и инструкций, к которым процессор обращается очень часто.
Что такое кэш L2?
Кэш L2 Это второй уровень кэш-памяти в процессоре, также известный как кэш-память среднего уровня. Он имеет большую емкость хранилища, чем L1, обычно от сотен килобайт (КБ) до нескольких мегабайт (МБ).
Как и кэш L1, кэш L2 обычно работает на той же частоте (тактовой частоте), что и ядро процессора. Однако L2 находится дальше от ядра и имеет меньшую скорость доступа. Кроме того, кэш L2 обычно распределяется между ядрами процессора, в отличие от L1, который обычно выделяется для каждого ядра.
Что такое кэш L3?
Кэш L3 это третий уровень кэш-памяти. На большинстве процессоров это называется кешем последнего уровня. Несмотря на то, что L3 находится дальше от ядра ЦП, он быстрее ОЗУ и может хранить больший объем данных, чем L1 и L2, в масштабе от десятков до нескольких сотен мегабайт (МБ).
Как правило, кэш L3 распределяется между всеми ядрами многоядерного процессора. Исключением являются специализированные чипы, такие как AMD Epyc 3-го поколения для серверов, которые имеют кэш-память L3 объемом 768 МБ, разделяемую между группами ядер.
Как узнать размер кэш-памяти процессора?
Чтобы узнать размер кэш-памяти вашего процессора, достаточно воспользоваться специализированным ПО, например CPU-Z, которое подскажет характеристики чипа.
У Intel есть официальный инструмент для Windows, Intel Processor Identification Utility, в котором перечислены все характеристики фирменного процессора, включая размер кэш-памяти, частоту каждого ядра и, при наличии, модель графического чипа (GPU).
Чем больше кэш процессора, тем лучше?
Чем больше кэш-память процессора, тем больше данных чип может хранить и быстрее получать к ним доступ, прежде чем полагаться на другие более медленные запоминающие устройства, такие как ОЗУ. Обычно это приводит к увеличению производительности.
Однако есть и другие характеристики кэш-памяти, влияющие на производительность. Распределение между уровнями кэша так же важно или даже важнее, чем общая емкость. Обычно из-за ограничений по стоимости производители могут лишь значительно увеличить размер кэша L3, который является самым медленным.
Кроме того, зависимость между производительностью и размером кэша не является прямой, то есть процессор с удвоенным объемом кэш-памяти не обязательно будет иметь вдвое большую производительность. В конечном счете, эффективность кэш-памяти зависит от способности чипа точно предсказывать, к каким данным фактически будет осуществлен следующий доступ.
В чем разница между кэш-памятью и оперативной памятью?
кэш-память представляет собой оперативную память размером в несколько мегабайт (МБ), расположенную внутри ЦП, а БАРАН это внешняя память для хранения временных данных, обычно ее объем составляет несколько гигабайт (ГБ).
И кэш, и ОЗУ являются энергозависимой памятью, то есть они теряют сохраненные данные при отключении питания. Поэтому они предназначены только для временного хранения. Оба быстрее, чем энергонезависимые диски, такие как HDD, SSD или флэш-память (NAND).
Какая память быстрее: кеш или регистровая?
Регистры — это тип чрезвычайно быстрой памяти, расположенной внутри процессора и быстрее, чем кэш-память любого уровня. Они используются для хранения временных данных во время выполнения инструкции и имеют очень ограниченную емкость, обычно измеряемую в битах.
Несмотря на то, что кэш-память работает медленнее, чем регистры, она может хранить гораздо больше данных. Поэтому он играет решающую роль в повышении производительности системы и снижении зависимости от оперативной памяти.
КэшПамять RAMCPUIntelAMD EpycGPUWindowsSSDQualcomm