Home-theater-designers
Computerprocessorer har udviklet sig en del i de seneste år. Transistorer bliver mindre hvert år, og fremskridt rammer et punkt, hvor Moores lov bliver overflødig.
Når det kommer til processorer, er det ikke kun transistorer og frekvenser, der tæller, men også cachen.
Du har måske hørt om cache -hukommelse, når CPU'er (centrale behandlingsenheder) diskuteres. Vi lægger imidlertid ikke nok vægt på disse CPU -cache -hukommelsesnumre, og de er heller ikke det primære højdepunkt i CPU -reklamer.
Så nøjagtigt hvor vigtigt er CPU -cache, og hvordan fungerer det?
Hvad er CPU -cache -hukommelse?
Kort sagt, en CPU -hukommelsescache er bare en virkelig hurtig type hukommelse. I de første computerdage var processorhastigheden og hukommelseshastigheden lav. Men i løbet af 1980'erne begyndte processorhastighederne at stige - hurtigt. Systemhukommelsen dengang (RAM) kunne ikke klare eller matche de stigende CPU-hastigheder, og derfor blev en ny type ultrahurtig hukommelse født: CPU-cache-hukommelse.
Nu har din computer flere typer hukommelse inde i den.
Der er primær lagerplads, f.eks. En harddisk eller SSD, der gemmer hovedparten af dataene - operativsystemet og programmerne.
Dernæst har vi Random Access Memory, almindeligvis kendt som RAM . Dette er meget hurtigere end det primære lager, men er kun et korttidsopbevaringsmedium. Din computer og programmerne på den bruger RAM til at gemme ofte tilgængelige data, hvilket hjælper med at holde handlinger på din computer pæne og hurtige.
Endelig har CPU'en endnu hurtigere hukommelsesenheder i sig selv, kendt som CPU -hukommelsescachen.
Computerhukommelse har et hierarki baseret på dens driftshastighed. CPU -cachen står øverst i dette hierarki og er den hurtigste. Det er også tættest på, hvor den centrale behandling sker, idet den er en del af selve CPU'en.
Computerhukommelse findes også i forskellige typer.
Cachehukommelse er en form for statisk RAM (SRAM), mens din almindelige system -RAM er kendt som Dynamic RAM (DRAM). Statisk RAM kan gemme data uden at skulle blive konstant opdateret, i modsætning til DRAM, hvilket gør SRAM ideel til cache -hukommelse.
Hvordan fungerer CPU -cache?
Programmer og apps på din computer er designet som et sæt instruktioner, som CPU'en tolker og kører. Når du kører et program, kommer vejledningen fra det primære lager (din harddisk) til CPU'en. Det er her hukommelseshierarkiet spiller ind.
Dataene indlæses først i RAM'en og sendes derefter til CPU'en. CPU'er i disse dage er i stand til at udføre et gigantisk antal instruktioner pr. Sekund. For at udnytte sin kraft fuldt ud har CPU'en brug for adgang til superhurtig hukommelse, hvor CPU-cachen kommer ind.
Hukommelsescontrolleren tager dataene fra RAM'en og sender dem til CPU -cachen. Afhængigt af din CPU findes controlleren på CPU'en eller Northbridge -chipsættet på dit bundkort.
Hukommelsescachen udfører derefter frem og tilbage af data i CPU'en. Hukommelseshierarki findes også i CPU -cachen.
Relaterede: Hvad er en CPU, og hvad gør den?
Niveauerne i CPU -cache -hukommelse: L1, L2 og L3
CPU -cachehukommelse er opdelt i tre 'niveauer': L1, L2 og L3. Hukommelseshierarkiet er igen i henhold til hastigheden og dermed størrelsen på cachen.
Så gør CPU -cachestørrelsen en forskel for ydeevnen?
L1 Cache
L1 (niveau 1) cache er den hurtigste hukommelse, der findes i et computersystem. Med hensyn til prioritetsadgang har L1 -cachen de data, CPU'en sandsynligvis har brug for, mens du udfører en bestemt opgave.
Størrelsen på L1 -cachen afhænger af CPU'en. Nogle top-end forbruger-CPU'er har nu en 1MB L1-cache, som Intel i9-9980XE, men disse koster enorme penge og er stadig få og langt imellem. Nogle serverchipsæt, som Intels Xeon-serie, har også en 1-2 MB L1-hukommelsescache.
Der er ingen 'standard' L1 -cachestørrelse, så du skal kontrollere CPU -specifikationerne for at bestemme den nøjagtige L1 -hukommelsescachestørrelse, før du køber.
L1 -cachen er normalt opdelt i to sektioner: instruktionscachen og datacachen. Instruktionscachen omhandler oplysningerne om den operation, som CPU'en skal udføre, mens datacachen indeholder de data, som operationen skal udføres på.
L2 cache
L2 (niveau 2) cache er langsommere end L1 -cachen, men større i størrelse. Hvor en L1 -cache kan måle i kilobytes, måler moderne L2 -hukommelsescaches i megabyte. For eksempel har AMDs højt vurderede Ryzen 5 5600X en 384KB L1 -cache og en 3MB L2 -cache (plus en 32MB L3 -cache).
L2 -cachestørrelsen varierer afhængigt af CPU'en, men dens størrelse er typisk mellem 256KB til 8MB. De fleste moderne CPU'er vil pakke mere end en 256KB L2 -cache, og denne størrelse betragtes nu som lille. Desuden har nogle af de mest kraftfulde moderne CPU'er en større L2 -hukommelsescache, der overstiger 8MB.
hvordan deler jeg min placering på iphone
Når det kommer til hastighed, hænger L2 -cachen bag L1 -cachen, men er stadig meget hurtigere end dit system -RAM. L1 -hukommelsescachen er typisk 100 gange hurtigere end din RAM, mens L2 -cachen er omkring 25 gange hurtigere.
L3 Cache
På cache L3 (niveau 3). I de tidlige dage blev L3 -hukommelsescachen faktisk fundet på bundkortet. Dette var meget længe siden, dengang da de fleste CPU'er bare var single-core processorer. Nu kan L3-cachen i din CPU være massiv med top-end forbruger-CPU'er med L3-caches op til 32MB. Nogle server -CPU L3 -caches kan overstige dette med op til 64 MB.
L3 -cachen er den største, men også den langsomste cache -hukommelsesenhed. Moderne CPU'er inkluderer L3 -cachen på selve CPU'en. Men mens L1- og L2 -cachen findes for hver kerne på selve chippen, ligner L3 -cachen mere en generel hukommelsespulje, som hele chippen kan gøre brug af.
Følgende billede viser CPU-hukommelsens cache-niveauer for en Intel Core i5-3570K CPU:
Bemærk, hvordan L1 -cachen er delt i to, mens L2 og L3 er henholdsvis større.
Hvor meget CPU -cache -hukommelse har jeg brug for?
Det er et godt spørgsmål. Mere er bedre, som du måske forventer. De nyeste CPU'er vil naturligvis omfatte mere CPU -cache -hukommelse end ældre generationer, og muligvis også hurtigere cache -hukommelse. En ting du kan gøre er at lære hvordan man effektivt sammenligner CPU'er . Der er mange oplysninger derude, og at lære at sammenligne og kontrastere forskellige CPU'er kan hjælpe dig med at træffe den rigtige købsbeslutning.
Hvordan flytter data sig mellem CPU -hukommelsescaches?
Det store spørgsmål: hvordan fungerer CPU -cachehukommelse?
I sine mest grundlæggende termer flyder dataene fra RAM til L3 -cachen, derefter L2 og til sidst L1. Når processoren leder efter data til at udføre en operation, forsøger den først at finde dem i L1 -cachen. Hvis CPU'en finder det, kaldes tilstanden et cache -hit. Det fortsætter derefter med at finde det i L2 og derefter L3.
Hvis CPU'en ikke finder dataene i nogen af hukommelsescacherne, forsøger den at få adgang til dem fra din systemhukommelse (RAM). Når det sker, er det kendt som en cache -miss.
Nu, som vi ved, er cachen designet til at fremskynde frem og tilbage af information mellem hovedhukommelsen og CPU'en. Den tid, der er nødvendig for at få adgang til data fra hukommelsen, kaldes 'latens'.
L1 cache -hukommelse har den laveste latenstid, er den hurtigste og tættest på kernen, og L3 har den højeste. Hukommelsescachens latenstid øges, når der mangler en cache, da CPU'en skal hente dataene fra systemhukommelsen.
Latens fortsætter med at falde, efterhånden som computere bliver hurtigere og mere effektive. Lav latency DDR4 RAM og superhurtige SSD'er reducerer latenstid, hvilket gør hele dit system hurtigere end nogensinde. I det er hastigheden på din systemhukommelse også vigtig.
Fremtiden for CPU -cachehukommelse
Cache -hukommelsesdesign udvikler sig altid, især da hukommelsen bliver billigere, hurtigere og tættere. For eksempel er en af AMDs nyeste innovationer Smart Access Memory og Infinity Cache, som begge øger computerens ydeevne.
Del Del Tweet E -mail AMD vs. Intel: Hvad er den bedste gaming -CPU?Hvis du bygger en gaming -pc og går i stykker mellem AMD og Intel CPU'er, er det tid til at lære, hvilken processor der er bedst til din gaming -rig.
Læs Næste Relaterede emner- Teknologi forklaret
- Computerhukommelse
- CPU
- Computerdele
Gavin er Junior Editor for Windows og Technology Explained, en regelmæssig bidragsyder til den virkelig nyttige podcast og en regelmæssig produktanmelder. Han har en BA (Hons) Contemporary Writing med digitale kunstpraksis pillet fra Devons bakker samt over et årti med professionel skriveerfaring. Han nyder rigelige mængder te, brætspil og fodbold.
Mere fra Gavin PhillipsAbonner på vores nyhedsbrev
Tilmeld dig vores nyhedsbrev for at få tekniske tips, anmeldelser, gratis e -bøger og eksklusive tilbud!
Klik her for at abonnere