Hva er en CPU Cache?

November 27  by Eliza

Central Processing Unit (CPU) cache er en type random access memory (RAM) som er bygget direkte inn i mikroprosessor seg av en datamaskin, og er utpekt som L1 cache. En annen variant av CPU cache er begrenset kapasitet L2 statisk RAM (SRAM) chips på hovedkortet. Er begge disse typer minne den første til å få tilgang til mikroprosessoren i å utføre rutinemessige instrukser før standard RAM-minne er brukt, og dette gir prosessorer forbedret ytelse egenskaper.

Praksisen med å plassere CPU cache-minne på mikroprosessorer for umiddelbar tilgang til minne for å øke hastigheten på datatilgang for prosessoren har blitt gjort siden etableringen av 80486 datamaskinens prosessor laget i 1989, som hadde en rudimentær L1 cache register bygget inn i den. Større grad av L2 cache som var direkte integrert i prosessorfunksjonalitet kom i bruk i 1995. Fra 2011 finnes et tredje nivå av CPU cache minnet også i enkelte datasystemer kjent som L3, som er tilgjengelig før hoved RAM minne i systemet i seg selv blir brukt. Hvert nivå av bufferen er utformet til å bli større og langsommere i ytelse som dens avstand fra mikroprosessoren øker. De tidligste nivåene av L1 CPU cache var 8 kilobyte i størrelse, med L2 cache på maskiner som 2007 allerede overgå 6 megabyte størrelse grense, og noen systemer som av 2011 etter å ha innarbeidet en L4 cache buffer på opptil 64 megabyte i størrelse.

Funksjonen av høy hastighet, lavt volum cache minne for mikroprosessorer sentre rundt måten de utfører instruksjoner. Som en mikroprosessor utfører operasjoner, må det tradisjonelt sende forespørsler om data til hovedminne over systembussen. I datamaskinen termer, er dette en svært langsom prosess, så CPU designere bygget i snarveier for prosessen for data som gjentatte ganger åpnet av mikroprosessoren. Når ofte tilgang til data er allerede lastet inn i CPU cache, kan mikroprosessoren utføre operasjoner på en mye raskere og mer effektiv rente. Av denne grunn er denne sentrale prosessenhet minne ofte referert til som instruksjonsbuffer eller databufferen hvor den er knyttet direkte til funksjonaliteten av mikroprosessoren, og maskinvaren i selve datamaskinen. Derimot, er mye av dataene som er lagret i standard RAM på et dataprogram cache for de mange programmer at datamaskinen som kjører samtidig.

L1 bufferen blir også ofte referert til som beskyttet minne eller hukommelse med en ikke-skrive fordeling, som data som er lagret i denne buffer er vesentlig for funksjonen til datamaskinen. Hvis det ved et uhell blir overskrevet, kan datamaskinen lide en generell beskyttelsesfeil hvor det er tvunget til å slå seg ned og starte på nytt for å fjerne den ødelagte CPU cache. Ulike nivåer av CPU cache har skrivebuffer funksjonalitet, hvor de vil skrive data som er lagret der tilbake til hovedlageret for å frigjøre plass i bufferen for når mer ofte brukte operasjoner må ta en høyere prioritet i behandling.

Store mengder CPU cache vil styrke en mikroprosessor ytelse til et punkt der det kan utkonkurrere en raskere prosessor som har mindre cache minne innebygd i systemet. Hastigheten på front-side bus (FSB) er også medvirkende i å bestemme mikroprosessor ytelse. Busshastighet generelt har tradisjonelt vært en flaskehals for ytelse egenskaper på personlige datamaskiner (PC), hvor behandlingen har å kanaliseres frem og tilbake over bussen til minnet. Høye FSB priser som 2011 for Core 2-prosessorer er på et nivå på 1600 megahertz, eller 1600 millioner sykluser per sekund, av datamaskin instruksjonssett.

  • En dual core CPU montert på et hovedkort.
  • En Central Processing Unit (CPU).