Home-theater-designers
Οι επεξεργαστές υπολογιστών έχουν προχωρήσει αρκετά τα τελευταία χρόνια. Τα τρανζίστορ γίνονται μικρότερα κάθε χρόνο και οι εξελίξεις φτάνουν σε ένα σημείο όπου ο νόμος του Μουρ γίνεται περιττός.
Όσον αφορά τους επεξεργαστές, δεν μετράνε μόνο τα τρανζίστορ και οι συχνότητες αλλά και η προσωρινή μνήμη.
Μπορεί να έχετε ακούσει για τη μνήμη cache όταν συζητούνται οι CPU (κεντρικές μονάδες επεξεργασίας). Ωστόσο, δεν δίνουμε αρκετή προσοχή σε αυτούς τους αριθμούς μνήμης cache της CPU, ούτε αποτελούν το κύριο χαρακτηριστικό των διαφημίσεων της CPU.
Λοιπόν, πόσο σημαντικό είναι το cache της CPU και πώς λειτουργεί;
Τι είναι η μνήμη cache της CPU;
Με απλά λόγια, μια προσωρινή μνήμη CPU είναι ένας πολύ γρήγορος τύπος μνήμης. Στις πρώτες μέρες του υπολογισμού, η ταχύτητα του επεξεργαστή και η ταχύτητα μνήμης ήταν χαμηλές. Ωστόσο, κατά τη δεκαετία του 1980, οι ταχύτητες επεξεργαστών άρχισαν να αυξάνονται - γρήγορα. Η μνήμη συστήματος τότε (RAM) δεν μπορούσε να αντιμετωπίσει ή να ταιριάξει με τις αυξανόμενες ταχύτητες της CPU, και έτσι δημιουργήθηκε ένας νέος τύπος εξαιρετικά γρήγορης μνήμης: μνήμη cache της CPU.
Τώρα, ο υπολογιστής σας έχει πολλούς τύπους μνήμης μέσα του.
Υπάρχει κύριος αποθηκευτικός χώρος, όπως ένας σκληρός δίσκος ή ένας SSD, ο οποίος αποθηκεύει το μεγαλύτερο μέρος των δεδομένων - το λειτουργικό σύστημα και τα προγράμματα.
Στη συνέχεια, έχουμε μνήμη τυχαίας πρόσβασης, κοινώς γνωστό ως RAM Το Αυτό είναι πολύ πιο γρήγορο από τον κύριο αποθηκευτικό χώρο, αλλά είναι μόνο ένα βραχυπρόθεσμο μέσο αποθήκευσης. Ο υπολογιστής σας και τα προγράμματα σε αυτόν χρησιμοποιούν μνήμη RAM για την αποθήκευση δεδομένων με συχνά πρόσβαση, συμβάλλοντας στη διατήρηση των ενεργειών στον υπολογιστή σας ωραία και γρήγορα.
Τέλος, η CPU έχει ακόμη ταχύτερες μονάδες μνήμης μέσα της, γνωστές ως cache μνήμης CPU.
Η μνήμη του υπολογιστή έχει ιεραρχία με βάση την ταχύτητα λειτουργίας της. Η προσωρινή μνήμη της CPU βρίσκεται στην κορυφή αυτής της ιεραρχίας, είναι η ταχύτερη. Είναι επίσης το πιο κοντινό σημείο όπου πραγματοποιείται η κεντρική επεξεργασία, αποτελώντας μέρος της ίδιας της CPU.
Η μνήμη του υπολογιστή διατίθεται επίσης σε διαφορετικούς τύπους.
Η μνήμη cache είναι μια μορφή στατικής RAM (SRAM), ενώ η κανονική μνήμη RAM του συστήματος σας είναι γνωστή ως Dynamic RAM (DRAM). Η στατική μνήμη RAM μπορεί να κρατήσει δεδομένα χωρίς να χρειάζεται συνεχώς ανανέωση, σε αντίθεση με το DRAM, το οποίο καθιστά το SRAM ιδανικό για μνήμη cache.
Πώς λειτουργεί η προσωρινή μνήμη CPU;
Τα προγράμματα και οι εφαρμογές στον υπολογιστή σας έχουν σχεδιαστεί ως ένα σύνολο οδηγιών που ερμηνεύει και εκτελεί η CPU. Όταν εκτελείτε ένα πρόγραμμα, οι οδηγίες ξεκινούν από τον κύριο αποθηκευτικό χώρο (τον σκληρό σας δίσκο) στην CPU. Εδώ παίζει ρόλο η ιεραρχία της μνήμης.
Τα δεδομένα φορτώνονται πρώτα στη μνήμη RAM και στη συνέχεια αποστέλλονται στην CPU. Οι CPU αυτές τις μέρες είναι σε θέση να εκτελούν έναν γιγαντιαίο αριθμό οδηγιών ανά δευτερόλεπτο. Για να αξιοποιήσει πλήρως τη δύναμή του, η CPU χρειάζεται πρόσβαση σε εξαιρετικά γρήγορη μνήμη, όπου έρχεται η προσωρινή μνήμη της CPU.
Ο ελεγκτής μνήμης παίρνει τα δεδομένα από τη μνήμη RAM και τα στέλνει στην προσωρινή μνήμη της CPU. Ανάλογα με την CPU σας, ο ελεγκτής βρίσκεται στην CPU ή το chipset Northbridge που βρίσκεται στη μητρική πλακέτα σας.
Στη συνέχεια, η προσωρινή μνήμη πραγματοποιεί τα εμπρός και πίσω δεδομένα εντός της CPU. Η ιεραρχία μνήμης υπάρχει και στην προσωρινή μνήμη της CPU.
Σχετίζεται με: Τι είναι CPU και τι κάνει;
Τα επίπεδα της μνήμης cache της CPU: L1, L2 και L3
Η μνήμη cache της CPU χωρίζεται σε τρία «επίπεδα»: L1, L2 και L3. Η ιεραρχία μνήμης είναι και πάλι σύμφωνα με την ταχύτητα και, κατά συνέπεια, το μέγεθος της προσωρινής μνήμης.
Λοιπόν, το μέγεθος της προσωρινής μνήμης της CPU κάνει τη διαφορά στην απόδοση;
L1 Cache
Η προσωρινή μνήμη L1 (Επίπεδο 1) είναι η ταχύτερη μνήμη που υπάρχει σε ένα σύστημα υπολογιστή. Όσον αφορά την προτεραιότητα πρόσβασης, η προσωρινή μνήμη L1 έχει τα δεδομένα που πιθανότατα θα χρειαστεί η CPU κατά την ολοκλήρωση μιας συγκεκριμένης εργασίας.
Το μέγεθος της προσωρινής μνήμης L1 εξαρτάται από την CPU. Ορισμένοι κορυφαίοι επεξεργαστές καταναλωτή διαθέτουν τώρα μια μνήμη cache 1MB L1, όπως το Intel i9-9980XE, αλλά αυτές κοστίζουν ένα τεράστιο ποσό χρημάτων και είναι ακόμα λίγες. Ορισμένα chipset διακομιστή, όπως η σειρά Xeon της Intel, διαθέτουν επίσης προσωρινή μνήμη 1-2MB L1.
Δεν υπάρχει 'τυπικό' μέγεθος προσωρινής μνήμης L1, οπότε πρέπει να ελέγξετε τις προδιαγραφές της CPU για να καθορίσετε το ακριβές μέγεθος της προσωρινής μνήμης L1 πριν από την αγορά.
Η προσωρινή μνήμη L1 χωρίζεται συνήθως σε δύο ενότητες: την προσωρινή μνήμη εντολών και την προσωρινή μνήμη δεδομένων. Η προσωρινή μνήμη εντολών ασχολείται με τις πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία που πρέπει να εκτελέσει η CPU, ενώ η προσωρινή μνήμη δεδομένων περιέχει τα δεδομένα στα οποία πρόκειται να εκτελεστεί η λειτουργία.
L2 Cache
Η μνήμη cache L2 (Επίπεδο 2) είναι πιο αργή από την προσωρινή μνήμη L1 αλλά μεγαλύτερη σε μέγεθος. Όπου μια μνήμη cache L1 μπορεί να μετρηθεί σε kilobytes, οι σύγχρονες μνήμες L2 μετριούνται σε megabytes. Για παράδειγμα, το Ryzen 5 5600X της AMD με υψηλή βαθμολογία διαθέτει 384KB L1 cache και 3MB L2 cache (συν 32MB L3 cache).
Το μέγεθος της προσωρινής μνήμης L2 ποικίλλει ανάλογα με την CPU, αλλά το μέγεθος της είναι συνήθως μεταξύ 256KB και 8MB. Οι περισσότεροι σύγχρονοι επεξεργαστές θα συσκευάσουν περισσότερη από 256KB L2 cache και αυτό το μέγεθος θεωρείται τώρα μικρό. Επιπλέον, ορισμένοι από τους πιο ισχυρούς σύγχρονους επεξεργαστές διαθέτουν μεγαλύτερη μνήμη cache L2, που ξεπερνά τα 8MB.
ανοίξτε αρχεία .jar Windows 10
Όσον αφορά την ταχύτητα, η μνήμη cache L2 υστερεί σε σχέση με την προσωρινή μνήμη L1, αλλά εξακολουθεί να είναι πολύ πιο γρήγορη από τη μνήμη RAM του συστήματός σας. Η προσωρινή μνήμη L1 είναι συνήθως 100 φορές ταχύτερη από τη μνήμη RAM, ενώ η μνήμη cache L2 είναι περίπου 25 φορές ταχύτερη.
L3 Cache
Μεταβείτε στην προσωρινή μνήμη L3 (Επίπεδο 3). Τις πρώτες μέρες, η μνήμη cache L3 βρέθηκε στην μητρική πλακέτα. Αυτό ήταν πολύ καιρό πριν, όταν οι περισσότεροι CPU ήταν απλώς επεξεργαστές ενός πυρήνα. Τώρα, η προσωρινή μνήμη L3 στην CPU σας μπορεί να είναι τεράστια, με κορυφαίες CPU καταναλωτών να διαθέτουν κρυφές μνήμες L3 έως 32MB. Ορισμένες προσωρινές μνήμες CPU L3 διακομιστή μπορούν να ξεπεράσουν αυτό, διαθέτοντας έως 64MB.
Η προσωρινή μνήμη L3 είναι η μεγαλύτερη αλλά και η πιο αργή μονάδα μνήμης cache. Οι σύγχρονες CPU περιλαμβάνουν την προσωρινή μνήμη L3 στην ίδια την CPU. Αλλά ενώ η μνήμη cache L1 και L2 υπάρχει για κάθε πυρήνα στο ίδιο το τσιπ, η προσωρινή μνήμη L3 μοιάζει περισσότερο με μια γενική δεξαμενή μνήμης που μπορεί να χρησιμοποιήσει ολόκληρο το τσιπ.
Η παρακάτω εικόνα δείχνει τα επίπεδα μνήμης CPU μνήμης CPU για έναν επεξεργαστή Intel Core i5-3570K:
Σημειώστε πώς η προσωρινή μνήμη L1 χωρίζεται στα δύο, ενώ η L2 και η L3 είναι μεγαλύτερες αντίστοιχα.
Πόση μνήμη cache CPU χρειάζομαι;
Είναι μια καλή ερώτηση. Περισσότερα είναι καλύτερα, όπως θα περίμενε κανείς. Οι πιο πρόσφατες CPU θα περιλαμβάνουν φυσικά περισσότερη μνήμη cache CPU από τις παλαιότερες γενιές, με πιθανώς ταχύτερη μνήμη cache. Ένα πράγμα που μπορείτε να κάνετε είναι να μάθετε πώς να συγκρίνετε αποτελεσματικά τις CPU Το Υπάρχουν πολλές πληροφορίες εκεί έξω και η εκμάθηση πώς να συγκρίνετε και να αντιπαραβάλλετε διαφορετικές CPU μπορεί να σας βοηθήσει να κάνετε τη σωστή απόφαση αγοράς.
Πώς κινούνται τα δεδομένα μεταξύ των προσωρινών μνήμης της CPU;
Το μεγάλο ερώτημα: πώς λειτουργεί η μνήμη cache της CPU;
Με τους πιο βασικούς όρους, τα δεδομένα ρέουν από τη μνήμη RAM στη μνήμη cache L3, στη συνέχεια το L2 και τέλος το L1. Όταν ο επεξεργαστής αναζητά δεδομένα για να πραγματοποιήσει μια λειτουργία, προσπαθεί πρώτα να τα βρει στην προσωρινή μνήμη L1. Εάν το βρει η CPU, η κατάσταση ονομάζεται κρυφή επίσκεψη. Στη συνέχεια προχωρεί στην εύρεση του στο L2 και στη συνέχεια στο L3.
Εάν η CPU δεν εντοπίσει τα δεδομένα σε καμία από τις κρυφές μνήμες, επιχειρεί να τα αποκτήσει από τη μνήμη του συστήματος (RAM). Όταν συμβεί αυτό, είναι γνωστό ως χάσιμο προσωρινής μνήμης.
Τώρα, όπως γνωρίζουμε, η προσωρινή μνήμη έχει σχεδιαστεί για να επιταχύνει την εμπρός και πίσω πληροφορία μεταξύ της κύριας μνήμης και της CPU. Ο χρόνος που απαιτείται για την πρόσβαση στα δεδομένα από τη μνήμη ονομάζεται «καθυστέρηση».
Η μνήμη cache L1 έχει τη χαμηλότερη καθυστέρηση, είναι η ταχύτερη και πιο κοντά στον πυρήνα και η L3 έχει την υψηλότερη. Ο χρόνος καθυστέρησης της προσωρινής μνήμης αυξάνεται όταν υπάρχει έλλειψη προσωρινής μνήμης καθώς η CPU πρέπει να ανακτήσει τα δεδομένα από τη μνήμη του συστήματος.
Η καθυστέρηση συνεχίζει να μειώνεται καθώς οι υπολογιστές γίνονται ταχύτεροι και αποδοτικότεροι. Η μνήμη RAM DDR4 χαμηλής καθυστέρησης και οι εξαιρετικά γρήγοροι SSD μειώνουν την καθυστέρηση, καθιστώντας όλο το σύστημα σας γρηγορότερο από ποτέ. Σε αυτό, η ταχύτητα της μνήμης του συστήματος σας είναι επίσης σημαντική.
Το μέλλον της μνήμης cache της CPU
Ο σχεδιασμός της μνήμης cache εξελίσσεται πάντα, ειδικά καθώς η μνήμη γίνεται φθηνότερη, γρηγορότερη και πυκνότερη. Για παράδειγμα, μία από τις πιο πρόσφατες καινοτομίες της AMD είναι η Smart Access Memory και η Infinity Cache, και οι δύο αυξάνουν την απόδοση του υπολογιστή.
Μερίδιο Μερίδιο Τιτίβισμα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ AMD έναντι Intel: Ποια είναι η καλύτερη CPU τυχερού παιχνιδιού;Εάν χτίζετε έναν υπολογιστή παιχνιδιού και είστε διχασμένος μεταξύ επεξεργαστών AMD και Intel, ήρθε η ώρα να μάθετε ποιος επεξεργαστής είναι ο καλύτερος για το gaming rig σας.
Διαβάστε Επόμενο Σχετικά θέματα- Η τεχνολογία εξηγείται
- Μνήμη υπολογιστή
- ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΗΣ
- Ανταλλακτικά Υπολογιστών
Ο Gavin είναι ο Junior Editor για Windows and Technology Explained, τακτικός συνεργάτης του Really Useful Podcast και τακτικός αναθεωρητής προϊόντων. Έχει BA (Hons) Σύγχρονη Γραφή με Πρακτικές Artηφιακής Τέχνης που λεηλατήθηκαν από τους λόφους του Ντέβον, καθώς και πάνω από μια δεκαετία επαγγελματικής εμπειρίας συγγραφής. Απολαμβάνει άφθονο τσάι, επιτραπέζια παιχνίδια και ποδόσφαιρο.
Περισσότερα από τον Gavin PhillipsΕγγραφείτε στο newsletter μας
Εγγραφείτε στο ενημερωτικό μας δελτίο για τεχνικές συμβουλές, κριτικές, δωρεάν ebooks και αποκλειστικές προσφορές!
Κάντε κλικ εδώ για εγγραφή