Home-theater-designers
Procesory komputerowe znacznie się rozwinęły w ostatnich latach. Tranzystory zmniejszają się z roku na rok, a postępy zbliżają się do punktu, w którym prawo Moore'a staje się zbędne.
W przypadku procesorów liczą się nie tylko tranzystory i częstotliwości, ale także pamięć podręczna.
Być może słyszałeś o pamięci podręcznej, gdy omawiane są procesory (Central Processing Units). Jednak nie zwracamy wystarczającej uwagi na te liczby pamięci podręcznej procesora, ani nie są one główną atrakcją reklam procesorów.
Tak więc, jak ważna jest pamięć podręczna procesora i jak to działa?
Co to jest pamięć podręczna procesora?
Mówiąc prościej, pamięć podręczna procesora to po prostu naprawdę szybka pamięć. Na początku komputerów szybkość procesora i pamięć były niskie. Jednak w latach 80. szybkość procesorów zaczęła szybko rosnąć. Pamięć systemowa w tym czasie (RAM) nie radziła sobie ani nie dorównywała rosnącym szybkościom procesora, więc narodził się nowy rodzaj ultraszybkiej pamięci: pamięć podręczna procesora.
Teraz twój komputer ma w sobie wiele rodzajów pamięci.
Istnieje podstawowa pamięć masowa, taka jak dysk twardy lub dysk SSD, która przechowuje większość danych — system operacyjny i programy.
Następnie mamy pamięć o dostępie swobodnym, powszechnie znany jako RAM . Jest to znacznie szybsze niż pamięć podstawowa, ale jest to tylko krótkoterminowy nośnik pamięci. Twój komputer i znajdujące się na nim programy używają pamięci RAM do przechowywania często używanych danych, pomagając w utrzymaniu przyjemnych i szybkich działań na komputerze.
Wreszcie, procesor ma w sobie jeszcze szybsze jednostki pamięci, znane jako pamięć podręczna pamięci procesora.
Pamięć komputera ma hierarchię opartą na szybkości działania. Pamięć podręczna procesora znajduje się na szczycie tej hierarchii, będąc najszybszą. Jest również najbliżej miejsca, w którym odbywa się centralne przetwarzanie, będąc częścią samego procesora.
Pamięć komputerowa również występuje w różnych typach.
Pamięć podręczna jest formą statycznej pamięci RAM (SRAM), podczas gdy zwykła systemowa pamięć RAM jest znana jako dynamiczna pamięć RAM (DRAM). Statyczna pamięć RAM może przechowywać dane bez konieczności ciągłego odświeżania, w przeciwieństwie do DRAM, co czyni SRAM idealnym rozwiązaniem dla pamięci podręcznej.
Jak działa pamięć podręczna procesora?
Programy i aplikacje na komputerze są zaprojektowane jako zestaw instrukcji, które procesor interpretuje i uruchamia. Gdy uruchamiasz program, instrukcje trafiają z podstawowej pamięci masowej (twojego dysku twardego) do procesora. W tym miejscu do gry wkracza hierarchia pamięci.
Dane są najpierw ładowane do pamięci RAM, a następnie wysyłane do procesora. W dzisiejszych czasach procesory są w stanie wykonać gigantyczną liczbę instrukcji na sekundę. Aby w pełni wykorzystać swoją moc, procesor potrzebuje dostępu do superszybkiej pamięci, do której wchodzi pamięć podręczna procesora.
Kontroler pamięci pobiera dane z pamięci RAM i przesyła je do pamięci podręcznej procesora. W zależności od procesora kontroler znajduje się na procesorze lub chipsecie mostka północnego na płycie głównej.
Pamięć podręczna następnie wykonuje tam iz powrotem dane w CPU. Hierarchia pamięci istnieje również w pamięci podręcznej procesora.
Związane z: Co to jest procesor i co robi?
Poziomy pamięci podręcznej procesora: L1, L2 i L3
Pamięć podręczna procesora jest podzielona na trzy „poziomy”: L1, L2 i L3. Hierarchia pamięci jest ponownie zgodna z szybkością, a tym samym rozmiarem pamięci podręcznej.
Czy więc rozmiar pamięci podręcznej procesora ma wpływ na wydajność?
Pamięć podręczna L1
Pamięć podręczna L1 (poziom 1) to najszybsza pamięć dostępna w systemie komputerowym. Jeśli chodzi o priorytet dostępu, pamięć podręczna L1 zawiera dane, których procesor najprawdopodobniej będzie potrzebował podczas wykonywania określonego zadania.
Rozmiar pamięci podręcznej L1 zależy od procesora. Niektóre topowe procesory konsumenckie są teraz wyposażone w 1 MB pamięci podręcznej L1, takie jak Intel i9-9980XE, ale te kosztują ogromne pieniądze i wciąż są nieliczne. Niektóre chipsety serwerowe, takie jak seria Intel Xeon, również posiadają 1-2 MB pamięci podręcznej L1.
Nie ma „standardowego” rozmiaru pamięci podręcznej L1, więc przed zakupem należy sprawdzić specyfikacje procesora, aby określić dokładny rozmiar pamięci podręcznej L1.
Pamięć podręczna L1 jest zwykle podzielona na dwie sekcje: pamięć podręczną instrukcji i pamięć podręczną danych. Pamięć podręczna instrukcji zajmuje się informacją o operacji, którą musi wykonać procesor, podczas gdy pamięć podręczna danych zawiera dane, na których operacja ma zostać wykonana.
Pamięć podręczna L2
Pamięć podręczna L2 (poziom 2) jest wolniejsza niż pamięć podręczna L1, ale ma większy rozmiar. Tam, gdzie pamięć podręczna L1 może mierzyć w kilobajtach, nowoczesne pamięci podręczne L2 mierzą w megabajtach. Na przykład wysoko oceniany AMD Ryzen 5 5600X ma 384 KB pamięci podręcznej L1 i 3 MB pamięci podręcznej L2 (plus 32 MB pamięci podręcznej L3).
Rozmiar pamięci podręcznej L2 różni się w zależności od procesora, ale jego rozmiar wynosi zwykle od 256 KB do 8 MB. Większość nowoczesnych procesorów mieści więcej niż 256 KB pamięci podręcznej L2, a ten rozmiar jest obecnie uważany za mały. Co więcej, niektóre z najpotężniejszych nowoczesnych procesorów mają większą pamięć podręczną L2, przekraczającą 8 MB.
co to jest strefa ar na moim telefonie?
Jeśli chodzi o szybkość, pamięć podręczna L2 pozostaje w tyle za pamięcią podręczną L1, ale nadal jest znacznie szybsza niż pamięć RAM systemu. Pamięć podręczna L1 jest zwykle 100 razy szybsza niż pamięć RAM, a pamięć podręczna L2 jest około 25 razy szybsza.
Pamięć podręczna L3
Do pamięci podręcznej L3 (poziom 3). Na początku pamięć podręczna L3 znajdowała się na płycie głównej. To było bardzo dawno temu, kiedy większość procesorów była tylko procesorami jednordzeniowymi. Teraz pamięć podręczna L3 w twoim procesorze może być ogromna, dzięki najwyższej klasy procesorom konsumenckim wyposażonym w pamięć podręczną L3 do 32 MB. Niektóre pamięci podręczne L3 procesora serwera mogą przekroczyć ten limit, oferując do 64 MB.
Pamięć podręczna L3 to największa, ale także najwolniejsza jednostka pamięci podręcznej. Nowoczesne procesory zawierają pamięć podręczną L3 na samym procesorze. Ale podczas gdy pamięć podręczna L1 i L2 istnieje dla każdego rdzenia samego układu, pamięć podręczna L3 jest bardziej zbliżona do ogólnej puli pamięci, z której może korzystać cały układ.
Poniższa ilustracja przedstawia poziomy pamięci podręcznej procesora dla procesora Intel Core i5-3570K:
Zwróć uwagę, jak pamięć podręczna L1 jest podzielona na dwie części, podczas gdy L2 i L3 są odpowiednio większe.
Ile pamięci podręcznej procesora potrzebuję?
To dobre pytanie. Więcej znaczy lepiej, jak można się spodziewać. Najnowsze procesory będą oczywiście zawierać więcej pamięci podręcznej procesora niż starsze generacje, z potencjalnie szybszą pamięcią podręczną. Jedyne, co możesz zrobić, to się nauczyć jak skutecznie porównywać procesory . Istnieje wiele informacji, a nauka porównywania i kontrastowania różnych procesorów może pomóc w podjęciu właściwej decyzji o zakupie.
Jak dane są przenoszone między pamięciami podręcznymi procesora?
Wielkie pytanie: jak działa pamięć podręczna procesora?
W najprostszych słowach dane przepływają z pamięci RAM do pamięci podręcznej L3, następnie L2, a na końcu L1. Gdy procesor szuka danych do wykonania operacji, najpierw próbuje je znaleźć w pamięci podręcznej L1. Jeśli procesor go znajdzie, warunek jest nazywany trafieniem w pamięci podręcznej. Następnie przechodzi do znalezienia go w L2, a następnie L3.
Jeśli procesor nie znajdzie danych w żadnej pamięci podręcznej, próbuje uzyskać do nich dostęp z pamięci systemowej (RAM). Kiedy tak się dzieje, nazywa się to chybieniem pamięci podręcznej.
Teraz, jak wiemy, pamięć podręczna ma na celu przyspieszenie przesyłania informacji między pamięcią główną a procesorem. Czas potrzebny na dostęp do danych z pamięci nazywany jest „opóźnieniem”.
Pamięć podręczna L1 ma najniższe opóźnienie, będąc najszybszą i najbliżej rdzenia, a L3 ma najwyższe. Opóźnienie pamięci podręcznej wzrasta, gdy występuje brak pamięci podręcznej, ponieważ procesor musi pobrać dane z pamięci systemowej.
Opóźnienia wciąż się zmniejszają, ponieważ komputery stają się szybsze i bardziej wydajne. Pamięć RAM DDR4 o niskim opóźnieniu i superszybkie dyski SSD zmniejszają opóźnienia, dzięki czemu cały system jest szybszy niż kiedykolwiek. W tym przypadku ważna jest również szybkość pamięci systemowej.
Przyszłość pamięci podręcznej procesora
Konstrukcja pamięci podręcznej stale się rozwija, zwłaszcza gdy pamięć staje się tańsza, szybsza i gęstsza. Na przykład jedną z najnowszych innowacji AMD jest pamięć Smart Access Memory i pamięć podręczna Infinity, które zwiększają wydajność komputera.
Udział Udział Ćwierkać E-mail AMD kontra Intel: Jaki jest najlepszy procesor do gier?Jeśli budujesz komputer do gier i rozdzierasz się między procesorami AMD i Intel, nadszedł czas, aby dowiedzieć się, który procesor jest najlepszy dla twojego sprzętu do gier.
Czytaj dalej Powiązane tematy- Wyjaśnienie technologii
- Pamięć komputera
- procesor
- Części komputera
Gavin jest młodszym redaktorem ds. Windows i technologii, stałym współpracownikiem podcastu Really Useful i regularnym recenzentem produktów. Posiada tytuł licencjata (z wyróżnieniem) współczesnego pisania z praktykami sztuki cyfrowej splądrowanej ze wzgórz Devon, a także ponad dziesięcioletnie doświadczenie zawodowe w pisaniu. Lubi obfite ilości herbaty, gry planszowe i piłkę nożną.
Więcej od Gavina PhillipsaZapisz się do naszego newslettera
Dołącz do naszego newslettera, aby otrzymywać porady techniczne, recenzje, bezpłatne e-booki i ekskluzywne oferty!
Kliknij tutaj, aby zasubskrybować