Cache je pamäť zabudovaná v procesore, do ktorej sa zapisujú najčastejšie používané dáta (príkazy) operačnej pamäte, čo výrazne zrýchľuje prevádzku.
Veľkosť vyrovnávacej pamäte L1 (od 8 do 128 kB)
Veľkosť vyrovnávacej pamäte úrovne 1.
Cache 1. úrovne je blok vysokorýchlostnej pamäte umiestnenej priamo v jadre procesora.
Do nej sa skopírujú údaje extrahované z pamäte RAM.
Ukladanie inštrukcií jadra zlepšuje výkon procesora vďaka vyššej rýchlosti spracovania dát (spracovanie z vyrovnávacej pamäte je rýchlejšie ako z pamäte RAM).
Kapacita vyrovnávacej pamäte prvej úrovne je malá a dosahuje kilobajtov.
„Staršie“ modely procesorov majú zvyčajne väčšiu vyrovnávaciu pamäť L1.
Pri viacjadrových modeloch je uvedené množstvo vyrovnávacej pamäte L1 pre jedno jadro.
Veľkosť vyrovnávacej pamäte L2 (od 128 do 12288 kB)
Veľkosť vyrovnávacej pamäte úrovne 2.
Vyrovnávacia pamäť L2 je blok vysokorýchlostnej pamäte, ktorý vykonáva rovnaké funkcie ako vyrovnávacia pamäť L1 (pozri „Kapacita vyrovnávacej pamäte L1“), má však nižšiu rýchlosť a väčšiu kapacitu.
Ak si vyberáte procesor pre úlohy náročné na zdroje, potom bude vhodnejší model s veľkou vyrovnávacou pamäťou L2.
Pri viacjadrových procesoroch je uvedené celkové množstvo vyrovnávacej pamäte druhej úrovne.
Veľkosť vyrovnávacej pamäte L3 (od 0 do 16384 kB)
Veľkosť vyrovnávacej pamäte úrovne 3.
Integrovaná vyrovnávacia pamäť L3 v kombinácii s rýchlou systémovou zbernicou tvorí vysokorýchlostný kanál na výmenu údajov so systémovou pamäťou.
S vyrovnávacou pamäťou tretej úrovne sú spravidla vybavené iba CPU pre serverové riešenia alebo špeciálne edície „desktopových“ procesorov.
Napríklad procesorové rady ako Intel Pentium 4 Extreme Edition, Xeon DP, Itanium 2, Xeon MP a ďalšie majú vyrovnávaciu pamäť tretej úrovne.
Twin BiCS FLASH - nová technológia 3D flash pamäte
Dňa 11. decembra 2019 na IEEE International Electronic Devices Meeting (IEDM) spoločnosť TOKYO-Kioxia Corporation oznámila technológiu 3D flash pamäte – Twin BiCS FLASH.
Ovládač AMD Radeon Software Adrenalin Edition 2020 19.12.2 WHQL (pridaný)
10. decembra AMD predstavilo mega ovládač Radeon Software Adrenalin 2020 Edition 19.12.2 WHQL.
Kumulatívna aktualizácia systému Windows 10 1909 KB4530684
Dňa 10. decembra 2019 spoločnosť Microsoft vydala kumulatívnu aktualizáciu KB4530684 (zostava 18363.535) pre Windows 10 Aktualizácia z novembra 2019 (verzia 1909) na procesoroch x86, x64 (amd64), ARM64 a Windows Server 2019 (1909 pre systémy s procesorom x64)
Ovládač NVIDIA Game Ready GeForce 441.66 WHQL
Ovládač NVIDIA GeForce Game Ready 441.66 WHQL obsahuje podporu pre MechWarrior 5: Mercenaries a Detroit: Become Human a tiež pridáva podporu G-SYNC pre monitory MSI MAG251RX a ViewSonic XG270.
Všetky procesory od konca 90. rokov majú internú vyrovnávaciu pamäť (alebo jednoducho vyrovnávaciu pamäť). Cache je vysokorýchlostná pamäť, do ktorej sa prenášajú inštrukcie a dáta priamo spracované procesorom.
Moderné procesory majú vstavanú vyrovnávaciu pamäť dvoch úrovní - prvá (L1) a druhá (L2). Procesor je o niečo rýchlejší s obsahom vyrovnávacej pamäte L1, pričom vyrovnávacia pamäť L2 je zvyčajne o niečo väčšia. Do vyrovnávacej pamäte sa pristupuje bez čakacieho stavu, t.j. Medzipamäť úrovne 1 (vyrovnávacia pamäť na čipe) pracuje pri rýchlosti procesora.
To znamená, že ak sú údaje, ktoré procesor potrebuje, vo vyrovnávacej pamäti, nedochádza k oneskoreniu spracovania. V opačnom prípade musí procesor získavať údaje z hlavnej pamäte, čo výrazne znižuje výkon systému.
Aby sme kvalitatívne pochopili princíp fungovania vyrovnávacej pamäte oboch úrovní, zoberme si ako príklad každodennú situáciu.
Do kaviarne prichádzate na obed každý deň, v rovnakom čase a vždy sedíte pri jednom stole. Objednajte si vždy štandardný trojchodový set.
Čašník odbehne do kuchyne, kuchár ich položí na podnos a potom vám prinesú objednávku. A tak, povedzme, na tretí deň sa s vami čašník, aby už raz nemusel odbiehať do kuchyne, stretne v určený čas s hotovým teplým obedom na podnose.
Nemusíte čakať na svoju objednávku a ušetríte veľa času. Podnos s vaším riadom je vyrovnávacou pamäťou prvej úrovne. Ale na štvrtý deň zrazu chcete pridať ďalšie jedlo, povedzme dezert.
V určený čas vás síce už čakal podnos s vašou objednávkou, no čašník ešte musel odbehnúť do kuchyne po dezert.
A na piatom - opäť menu z troch položiek. Na šiesty - opäť dezert, ale iný ako ten predchádzajúci. A čašník, ktorý nevie, aký dezert si chcete objednať (a ani nevie, či si niečo objednáte), sa rozhodne pre ďalší krok: vedľa vášho stola postaví skrinku s niekoľkými druhmi dezertov.
A ak vyjadríte túžbu, všetko je po ruke, nemusíte bežať do kuchyne. Dezertná skrinka je vyrovnávacia pamäť druhej úrovne.
Výkon procesora výrazne závisí od veľkosti vyrovnávacej pamäte L1 (od 16 do 128 KB) a L2 (od 64 KB do 512 KB, v Pentium III Heop a AMD Opteron do 4 MB).
Procesory Intel Pentium III a na ňom založené procesory Celeron majú veľkosť vyrovnávacej pamäte L1 32 KB. Intel Pentium 4, ako aj verzie Celeron a Cheop na ňom založené, má len 20 KB. Procesory AMD Duron, Athlon (vrátane XP/MP) a Opteron, ako aj VIA SZ obsahujú 128 KB L1 cache.
Moderné dvojjadrové procesory majú vyrovnávaciu pamäť prvej úrovne pre každé jadro zvlášť, takže niekedy v popise vyrovnávacej pamäte môžeme vidieť číslo 128x2. To znamená, že každé jadro procesora má 128 KB vyrovnávacej pamäte L1.
Veľkosť vyrovnávacej pamäte L1 je dôležitá pre dosiahnutie vysokého výkonu pri väčšine bežných úloh (kancelárske aplikácie, hry, väčšina serverových aplikácií atď.). Jeho účinnosť je obzvlášť silná pri práci s vláknami (napríklad pri spracovaní videa).
To je jeden z dôvodov, prečo je Pentium 4 relatívne neúčinné pre väčšinu bežných aplikácií (hoci je to kompenzované vysokým taktovaním). Cache L1 vždy pracuje (vymieňa si informácie s jadrom procesora) na internej frekvencii procesora.
Naproti tomu vyrovnávacia pamäť L2 v rôznych modeloch procesorov pracuje na rôznych frekvenciách (a podľa toho aj na výkone). Počnúc procesorom Intel Pentium II mnohé procesory využívali vyrovnávaciu pamäť L2 pracujúcu na polovičnej vnútornej frekvencii procesora.
Toto riešenie bolo použité v zastaraných procesoroch Intel Pentium III (do 550 MHz) a zastaraných AMD Athlon (v niektorých z nich interná L2 cache pracovala na tretine frekvencie jadra procesora). Veľkosť vyrovnávacej pamäte L2 sa tiež líši medzi procesormi.
V starších a niektorých novších procesoroch Intel Pentium III je veľkosť vyrovnávacej pamäte L2 512 KB, v ostatných procesoroch Pentium III je to 256 KB. Procesor Intel Celeron s procesorom Pentium III bol dostupný s vyrovnávacou pamäťou L2 s veľkosťou 128 a 256 KB, zatiaľ čo procesor s procesorom Pentium 4 bol dostupný iba so 128 KB. Rôzne verzie Xeon verzie Intel Pentium 4 majú až 4 MB L2 cache.
Nové procesory Pentium 4 (niektoré série s frekvenciou 2000 MHz a všetky pre vyššie frekvencie) majú 512 KB L2 cache, zvyšok Pentia 4 má 256 KB. Procesory Xeop (založené na Pentiu 4) majú vyrovnávaciu pamäť L2 s veľkosťou 256 alebo 512 KB.
Okrem toho majú aj vyrovnávaciu pamäť L3 tretej úrovne. Integrovaná vyrovnávacia pamäť L3 v kombinácii s rýchlou systémovou zbernicou tvorí vysokorýchlostný kanál na výmenu údajov so systémovou pamäťou.
S vyrovnávacou pamäťou L3 sú spravidla vybavené iba procesory pre serverové riešenia alebo špeciálne modely „desktopových“ procesorov. Napríklad rady procesorov ako Xeon DP, Itanium 2 a Xeon MP majú vyrovnávaciu pamäť L3.
Procesor AMD Duron má 128 KB L1 cache a 64 KB L2 cache. Procesory Athlon (okrem najstarších), Athlon MP a väčšina variant Athlon XP majú 128 KB L1 cache a 256 KB L2 cache a najnovšie Athlon XP (2500+, 2800+, 3000+ a vyššie) majú 512 KB L2. cache. AMD Opteron obsahuje 1 MB vyrovnávacej pamäte L2.
Najnovšie modely procesorov Intel Pentium D, Intel Pentium M, Intel Core 2 Duo sú dostupné so 6 MB vyrovnávacej pamäte L2 a Core 2 Quad – 12 MB vyrovnávacej pamäte L2.
Najnovší procesor Intel Core i7 v čase písania tejto knihy má 64 KB vyrovnávacej pamäte L1 pre každé zo 4 jadier, ako aj 256 KB pamäte L2 pre každé jadro. Okrem vyrovnávacej pamäte prvej a druhej úrovne má procesor aj vyrovnávaciu pamäť tretej úrovne spoločnú pre všetky jadrá, a to 8 MB.
Pri procesoroch, ktoré môžu mať rôznu veľkosť vyrovnávacej pamäte L2 (alebo v prípade Intel Xeon MP - L3) pre rovnaký model, musí byť táto veľkosť uvedená pri predaji (samozrejme, závisí od toho cena procesora). Ak sa procesor predáva v „krabicovom“ balení (dodávka In-Box), je na ňom zvyčajne uvedená veľkosť vyrovnávacej pamäte.
Pre bežné úlohy používateľa (vrátane hier) je rýchlosť vyrovnávacej pamäte L2 dôležitejšia ako jej veľkosť; pre úlohy servera je naopak objem dôležitejší. Najproduktívnejšie servery, najmä tie s veľkým množstvom pamäte RAM (niekoľko gigabajtov), vyžadujú maximálnu veľkosť a maximálnu rýchlosť vyrovnávacej pamäte L2.
Cheop verzie procesorov Pentium III zostávajú v týchto parametroch neprekonané. (Ukazuje sa, že procesor Xeon MP je pri serverových úlohách stále produktívnejší než Pentium III Xeon, a to vďaka vyššej taktovacej frekvencii samotného procesora a pamäťovej zbernice.) Z vyššie uvedeného môžeme usúdiť, že vyrovnávacia pamäť zlepšuje interakciu medzi rýchly procesor a pomalšiu pamäť RAM a tiež vám umožňuje minimalizovať čakacie doby, ktoré sa vyskytujú počas spracovania údajov. Rozhodujúci podiel na tom má vyrovnávacia pamäť L2 umiestnená na čipe procesora.
Jedným z dôležitých faktorov, ktoré zvyšujú výkon procesora, je prítomnosť vyrovnávacej pamäte, respektíve jej objem, rýchlosť prístupu a rozdelenie medzi úrovňami.
Týmto typom pamäte sú už pomerne dlho vybavené takmer všetky procesory, čo opäť dokazuje užitočnosť jej prítomnosti. V tomto článku si povieme o štruktúre, úrovniach a praktickom účele vyrovnávacej pamäte, ako veľmi dôležitej vlastnosti procesora.
Čo je vyrovnávacia pamäť a jej štruktúra
Vyrovnávacia pamäť je ultra rýchla pamäť, ktorú procesor používa na dočasné ukladanie údajov, ku ktorým sa najčastejšie pristupuje. Takto môžeme stručne opísať tento typ pamäte.
Vyrovnávacia pamäť je postavená na klopných obvodoch, ktoré sa skladajú z tranzistorov. Skupina tranzistorov zaberá oveľa viac miesta ako rovnaké kondenzátory, ktoré tvoria RAM. To so sebou prináša mnohé ťažkosti vo výrobe, ako aj obmedzenia v objeme. To je dôvod, prečo je vyrovnávacia pamäť veľmi drahá pamäť, pričom má zanedbateľné objemy. Ale z tejto štruktúry pochádza hlavná výhoda takejto pamäte - rýchlosť. Keďže klopné obvody nepotrebujú regeneráciu a čas oneskorenia brány, na ktorej sú zmontované, je malý, čas na prepnutie klopného obvodu z jedného stavu do druhého nastáva veľmi rýchlo. To umožňuje, aby vyrovnávacia pamäť pracovala na rovnakých frekvenciách ako moderné procesory.
Dôležitým faktorom je aj umiestnenie vyrovnávacej pamäte. Nachádza sa na samotnom čipe procesora, čo výrazne skracuje prístupový čas. Predtým bola vyrovnávacia pamäť niektorých úrovní umiestnená mimo čipu procesora, na špeciálnom čipe SRAM niekde na základnej doske. Teraz majú takmer všetky procesory vyrovnávaciu pamäť umiestnenú na čipe procesora.
Na čo sa používa vyrovnávacia pamäť procesora?
Ako bolo uvedené vyššie, hlavným účelom vyrovnávacej pamäte je ukladanie údajov, ktoré procesor často používa. Cache je vyrovnávacia pamäť, do ktorej sa načítavajú dáta a napriek svojej malej veľkosti (asi 4-16 MB) v moderných procesoroch poskytuje výrazné zvýšenie výkonu v akejkoľvek aplikácii.
Aby sme lepšie pochopili potrebu vyrovnávacej pamäte, predstavme si organizáciu pamäte počítača ako kancelárie. RAM bude skrinka s priečinkami, ku ktorým účtovník pravidelne pristupuje, aby získal veľké bloky údajov (t. j. priečinky). A tabuľka bude vyrovnávacou pamäťou.
Na stole účtovníka sú umiestnené prvky, na ktoré sa v priebehu hodiny niekoľkokrát odvoláva. Môžu to byť napríklad telefónne čísla, niektoré príklady dokumentov. Tieto typy informácií sú umiestnené priamo na stole, čo zase zvyšuje rýchlosť prístupu k nim.
Rovnakým spôsobom je možné pridať údaje z týchto veľkých blokov údajov (priečinkov) do tabuľky na rýchle použitie, napríklad dokument. Keď tento dokument už nie je potrebný, umiestni sa späť do skrinky (do RAM), čím sa vyčistí stôl (vyrovnávacia pamäť) a uvoľní sa tento stôl pre nové dokumenty, ktoré sa budú používať v nasledujúcom časovom období.
Aj pri vyrovnávacej pamäti, ak existujú nejaké údaje, ku ktorým je najpravdepodobnejšie znova pristupovať, potom sa tieto údaje z pamäte RAM načítajú do vyrovnávacej pamäte. Veľmi často sa to stáva spoločným načítaním údajov, ktoré sa s najväčšou pravdepodobnosťou použijú po aktuálnych údajoch. To znamená, že existujú predpoklady o tom, čo sa bude používať „po“. Toto sú zložité princípy fungovania.
Úrovne vyrovnávacej pamäte procesora
Moderné procesory sú vybavené vyrovnávacou pamäťou, ktorá často pozostáva z 2 alebo 3 úrovní. Samozrejme, existujú výnimky, ale často to tak býva.
Vo všeobecnosti môžu existovať tieto úrovne: L1 (prvá úroveň), L2 (druhá úroveň), L3 (tretia úroveň). Teraz trochu podrobnejšie o každom z nich:
Cache prvej úrovne (L1) je najrýchlejšia úroveň vyrovnávacej pamäte, ktorá spolupracuje priamo s jadrom procesora.Vďaka tejto úzkej interakcii má táto úroveň najkratšiu prístupovú dobu a pracuje na frekvenciách blízkych procesoru. Ide o vyrovnávaciu pamäť medzi procesorom a vyrovnávacou pamäťou druhej úrovne.
Budeme brať do úvahy objemy na vysokovýkonnom procesore Intel Core i7-3770K. Tento procesor je vybavený 4x32 KB L1 cache 4 x 32 KB = 128 KB. (32 kB na jadro)
Cache druhej úrovne (L2) – druhá úroveň je väčšia ako prvá, ale v dôsledku toho má nižšie „rýchlostné charakteristiky“. V súlade s tým slúži ako vyrovnávacia pamäť medzi úrovňami L1 a L3. Ak sa znova pozrieme na náš príklad Core i7-3770 K, potom veľkosť vyrovnávacej pamäte L2 je 4x256 KB = 1 MB.
Cache tretej úrovne (L3) – tretia úroveň je opäť pomalšia ako predchádzajúce dve. Stále je však oveľa rýchlejší ako RAM. Veľkosť vyrovnávacej pamäte L3 v i7-3770K je 8 MB. Ak predchádzajúce dve úrovne zdieľa každé jadro, potom je táto úroveň spoločná pre celý procesor. Indikátor je celkom solídny, ale nie prehnaný. Pretože napríklad pre procesory radu Extreme, ako je i7-3960X, je to 15 MB a pre niektoré nové procesory Xeon viac ako 20.
we-it.net
Na čo sa cache používa a koľko je potrebné?
Nehovoríme o hotovosti, ale o vyrovnávacej pamäti procesora a ďalších. Obchodníci urobili ďalší komerčný fetiš z kapacity vyrovnávacej pamäte, najmä s vyrovnávacou pamäťou centrálnych procesorov a pevných diskov (majú ju aj grafické karty, ale ešte sa k nej nedostali). Existuje teda procesor XXX s vyrovnávacou pamäťou L2 1 MB a presne ten istý procesor XYZ s vyrovnávacou pamäťou 2 MB. Hádajte, ktorý je lepší? Ach - nerobte to hneď!
Vyrovnávacia pamäť je vyrovnávacia pamäť, ktorá ukladá to, čo môže a/alebo je potrebné odložiť na neskôr. Procesor robí prácu a nastávajú situácie, keď je potrebné niekam uložiť medziúdaje. No samozrejme v cache! - koniec koncov, je rádovo rýchlejší ako RAM, pretože... je v samotnom procesore a zvyčajne beží na rovnakej frekvencii. A potom, po určitom čase, vyloví tieto údaje späť a znova ich spracuje. Zhruba povedané, je to ako triedič zemiakov na pásovom dopravníku, ktorý vždy, keď natrafí na niečo iné ako zemiaky (mrkvu), hodí to do škatule. A keď je plná, vstane a vezme ju do vedľajšej miestnosti. V tomto momente dopravník stojí a sú pozorované prestoje. Objem krabice je v tejto analógii vyrovnávacia pamäť. A koľko je potrebné – 1 MB alebo 12? Je jasné, že ak je jeho objem malý, jeho odstránenie zaberie príliš veľa času a bude to jednoduché, no po určitom objeme ďalšie zväčšovanie nič neprinesie. No, triedič bude mať škatuľu na 1000 kg mrkvy - ale za celú smenu toho nebude mať toľko a preto NEBUDE DVAKRÁT RÝCHLEJŠÍ! Je tu ešte jedna jemnosť - veľká vyrovnávacia pamäť môže po prvé spôsobiť zvýšenie oneskorenia v prístupe k nej a zároveň sa zvyšuje pravdepodobnosť chýb v nej, napríklad pri pretaktovaní - po druhé. (O AKO určiť stabilitu/nestabilitu procesora v tomto prípade a zistiť, že chyba sa vyskytuje v jeho cache a otestovať L1 a L2 si môžete prečítať tu.) Po tretie, cache zaberá slušnú plochu čipu a rozpočet tranzistora obvodu procesora. To isté platí pre vyrovnávaciu pamäť pevných diskov. A ak je architektúra procesora silná, bude mať v mnohých aplikáciách požadovanú vyrovnávaciu pamäť s veľkosťou 1024 kB alebo viac. Ak máte rýchly HDD, 16 MB alebo dokonca 32 MB sú vhodné. Ale žiadne množstvo 64 MB vyrovnávacej pamäte to nezrýchli, ak ide o úpravu nazývanú zelená verzia (Green WD) s rýchlosťou 5900 namiesto požadovaných 7200, aj keď má 8 MB. Procesory Intel a AMD potom využívajú túto vyrovnávaciu pamäť odlišne (všeobecne povedané, AMD je efektívnejšie a ich procesorom často vyhovujú menšie hodnoty). Intel má navyše zdieľanú vyrovnávaciu pamäť, no AMD ju má individuálne pre každé jadro. Najrýchlejšia vyrovnávacia pamäť L1 na procesoroch AMD má 64 KB pre dáta a inštrukcie, čo je dvakrát viac ako u Intelu. Tretia úroveň vyrovnávacej pamäte L3 je zvyčajne prítomná v špičkových procesoroch, ako je AMD Phenom II 1055T X6 Socket AM3 2,8 GHz alebo konkurenčný Intel Core i7-980X. Po prvé, hry milujú veľké objemy vyrovnávacej pamäte. A mnoho profesionálnych aplikácií NEMÁ rád vyrovnávaciu pamäť (pozri. Počítač na vykresľovanie, úpravu videa a profesionálne aplikácie). Presnejšie, tí najnáročnejší sú mu vo všeobecnosti ľahostajní. Čo by ste však rozhodne nemali robiť, je výber procesora na základe veľkosti vyrovnávacej pamäte. Staré Pentium 4 vo svojich najnovších prejavoch malo 2 MB vyrovnávacej pamäte pri prevádzkových frekvenciách výrazne nad 3 GHz – porovnajte jeho výkon s lacným dvojjadrovým Celeronom E1***, pracujúcim na frekvenciách okolo 2 GHz. Zo starého muža nenechá kameň na kameni. Relevantnejším príkladom je vysokofrekvenčný dvojjadrový E8600, ktorý stojí takmer 200 dolárov (zrejme kvôli 6MB cache) a Athlon II X4-620 2,6GHz, ktorý má len 2MB. To nebráni Athloneovi, aby zmasakroval svojho konkurenta.
Ako môžete vidieť z grafov, žiadna vyrovnávacia pamäť nedokáže nahradiť ďalšie jadrá ani v zložitých programoch, ani v hrách náročných na procesor. Athlon s vyrovnávacou pamäťou 2 MB (červená) bez problémov porazí Cor2Duo s vyrovnávacou pamäťou 6 MB, a to aj pri nižšej frekvencii a takmer polovičných nákladoch. Mnoho ľudí tiež zabúda, že vyrovnávacia pamäť je prítomná vo grafických kartách, pretože vo všeobecnosti majú aj procesory. Nedávnym príkladom je grafická karta GTX460, kde sa im darí nielen znížiť kapacitu zbernice a pamäte (o ktorej kupujúci bude hádať) - ale aj vyrovnávaciu pamäť shadera z 512 kb na 384 kb (čo kupujúci neuhádne ). A to tiež pridá svoj negatívny príspevok k produktivite. Zaujímavé bude aj zistenie závislosti výkonu od veľkosti cache. Pozrime sa, ako rýchlo rastie so zvyšujúcou sa veľkosťou vyrovnávacej pamäte na príklade toho istého procesora. Ako viete, procesory radu E6***, E4*** a E2*** sa líšia iba veľkosťou vyrovnávacej pamäte (každý 4, 2 a 1 MB). Pracujú na rovnakej frekvencii 2400 MHz a vykazujú nasledujúce výsledky.
Ako vidíte, výsledky sa príliš nelíšia. Poviem viac - ak by bol zapojený procesor s kapacitou 6MB, výsledok by sa zvýšil o niečo viac, pretože procesory dosiahnu saturáciu. Ale pri modeloch s 512 kB by bol pokles citeľný. Inými slovami, 2 MB je dosť aj na hry. Aby sme to zhrnuli, môžeme vyvodiť nasledujúci záver – keška je dobrá, keď je UŽ všetkého ostatného veľa. Je naivné a hlúpe pri rovnakých nákladoch meniť rýchlosť pevného disku alebo počet jadier procesora za veľkosť cache, pretože ani ten najpriestrannejší triedič nenahradí iný triedič.Ale sú aj dobré príklady.. Pre napríklad Pentium Dual-Core v skorej revízii 65 nm procesu malo 1 MB vyrovnávacej pamäte pre dve jadrá (séria E2160 a podobné) a neskoršia 45-nm revízia série E5200 má stále 2 MB, všetky ostatné veci sú rovnaké ( a čo je najdôležitejšie - CENA). Samozrejme, mali by ste si vybrať to druhé.
compua.com.ua
Čo je cache, prečo je potrebná a ako funguje?
Aké je najšpinavšie miesto na počítači? Myslíte si, že je to košík? Používateľské priečinky? Chladiaci systém? Hádali ste zle! Najšpinavšie miesto je cache! Koniec koncov, musíte ho neustále čistiť!
V skutočnosti je v počítači veľa vyrovnávacích pamätí a neslúžia ako skládka odpadu, ale ako urýchľovače zariadení a aplikácií. Odkiaľ získali povesť „systémového žľabu na odpadky“? Poďme zistiť, čo je vyrovnávacia pamäť, čo to je, ako funguje a prečo je potrebné ju z času na čas vyčistiť.
Vyrovnávacia pamäť alebo vyrovnávacia pamäť je špeciálne úložisko často používaných údajov, ku ktorému sa pristupuje desať, stovky a tisíckrát rýchlejšie ako RAM alebo iné pamäťové médium.
Aplikácie (webové prehliadače, audio a video prehrávače, editory databáz a pod.), komponenty operačného systému (vyrovnávacia pamäť miniatúr, vyrovnávacia pamäť DNS) a hardvér (vyrovnávacia pamäť CPU L1-L3, grafický framebuffer) majú vlastnú vyrovnávaciu pamäť. čip, vyrovnávacie pamäte) . Implementuje sa rôznymi spôsobmi – softvérovo aj hardvérovo.
- Vyrovnávacia pamäť programu je jednoducho samostatný priečinok alebo súbor, do ktorého sa načítavajú napríklad obrázky, menu, skripty, multimediálny obsah a ďalší obsah navštívených stránok. Je to tento priečinok, do ktorého sa prehliadač prvýkrát ponorí pri opätovnom otvorení webovej stránky. Stránkovanie niektorého obsahu z lokálneho úložiska urýchľuje jeho načítanie a znižuje sieťovú prevádzku.
- V úložných zariadeniach (najmä pevných diskoch) je vyrovnávacia pamäť samostatný čip RAM s kapacitou 1-256 Mb, ktorý sa nachádza na doske elektroniky. Prijíma informácie načítané z magnetickej vrstvy a ešte nenačítané do pamäte RAM, ako aj údaje, ktoré si najčastejšie vyžaduje operačný systém.
- Moderný centrálny procesor obsahuje 2-3 hlavné úrovne vyrovnávacej pamäte (nazývanej aj ultra-random access memory), umiestnené vo forme hardvérových modulov na tom istom čipe. Najrýchlejšia a najmenšia veľkosť (32-64 Kb) je cache Level 1 (L1) - pracuje na rovnakej frekvencii ako procesor. L2 zaberá priemernú pozíciu v rýchlosti a kapacite (od 128 Kb do 12 Mb). A L3 je najpomalší a najobjemnejší (až 40 Mb) a na niektorých modeloch chýba. Rýchlosť L3 je nízka iba v porovnaní s rýchlejšími bratmi, ale je tiež stokrát rýchlejšia ako najproduktívnejšia RAM.
Flash pamäť procesora slúži na ukladanie neustále používaných dát čerpaných z RAM a inštrukcií strojového kódu. Čím viac, tým rýchlejší je procesor.
Dnes už nie sú limitom tri úrovne ukladania do vyrovnávacej pamäte. S príchodom architektúry Sandy Bridge implementoval Intel do svojich produktov dodatočnú vyrovnávaciu pamäť L0 (určenú na ukladanie dešifrovaných mikroinštrukcií). A najvýkonnejšie procesory majú tiež vyrovnávaciu pamäť štvrtej úrovne, vyrobenú vo forme samostatného čipu.
Schematicky interakcia úrovní vyrovnávacej pamäte L0-L3 vyzerá takto (na príklade Intel Xeon):
Ľudskou rečou o tom, ako to celé funguje
Aby sme pochopili, ako funguje vyrovnávacia pamäť, predstavme si človeka pracujúceho pri stole. Priečinky a dokumenty, ktoré neustále používa, sú na stole (vo vyrovnávacej pamäti). Pre prístup k nim stačí natiahnuť ruku.
Papiere, ktoré potrebuje menej často, sú uložené v blízkosti na policiach (v RAM). Aby ste ich získali, musíte sa postaviť a prejsť niekoľko metrov. A to, s čím človek momentálne nepracuje, sa archivuje (zaznamenáva na pevný disk).
Čím je tabuľka širšia, tým viac dokumentov sa na ňu zmestí, čo znamená, že pracovník bude mať rýchly prístup k väčšiemu množstvu informácií (čím väčšia je kapacita vyrovnávacej pamäte, tým rýchlejšie program alebo zariadenie teoreticky funguje).
Občas sa pomýli – necháva si na stole papiere, ktoré obsahujú nesprávne informácie a používa ich pri svojej práci. V dôsledku toho klesá kvalita jeho práce (chyby vyrovnávacej pamäte vedú k poruchám programov a hardvéru). Ak chcete situáciu napraviť, zamestnanec musí vyhodiť dokumenty s chybami a umiestniť tie správne na ich miesto (vymazať vyrovnávaciu pamäť).
Tabuľka má obmedzenú plochu (pamäť cache má obmedzenú kapacitu). Niekedy sa dá rozšíriť napríklad presunutím druhej tabuľky a niekedy nie (veľkosť vyrovnávacej pamäte sa dá zväčšiť, ak to program poskytuje; hardvérovú vyrovnávaciu pamäť nemožno zmeniť, pretože je implementovaná v hardvéri) .
Ďalším spôsobom, ako urýchliť prístup k väčšiemu množstvu dokumentov, než koľko sa na stôl zmestí, je nechať asistenta, ktorý bude pracovníkom podávať papiere z police (operačný systém môže prideliť časť nevyužitej pamäte RAM do vyrovnávacej pamäte údajov zariadenia). Ale stále je to pomalšie, ako ich zobrať zo stola.
Dostupné dokumenty by mali byť relevantné pre súčasné úlohy. Sledovať to musí sám zamestnanec. Treba robiť poriadok pravidelne (odstraňovanie nepodstatných údajov z vyrovnávacej pamäte padá na plecia aplikácií, ktoré ju využívajú, niektoré programy majú funkciu automatického vymazania vyrovnávacej pamäte).
Ak zamestnanec zabudne udržiavať poriadok na pracovisku a aktualizovať dokumentáciu, môže si sám nakresliť harmonogram čistenia stola a použiť ho ako pripomienku. V krajnom prípade to zverte asistentovi (ak sa aplikácia závislá na vyrovnávacej pamäti spomalila alebo často sťahuje nepodstatné údaje, použite nástroje na čistenie vyrovnávacej pamäte podľa plánu alebo túto manipuláciu vykonávajte manuálne každých pár dní).
S „funkciami ukladania do vyrovnávacej pamäte“ sa stretávame skutočne všade. To zahŕňa nákup potravín na budúce použitie, rôzne úkony, ktoré vykonávame len tak mimochodom, v rovnakom čase a podobne. V podstate to je všetko, čo nás šetrí od zbytočného rozruchu a zbytočných pohybov, zefektívňuje náš život a uľahčuje prácu. Počítač robí to isté. Stručne povedané, ak by neexistovala žiadna vyrovnávacia pamäť, fungovalo by to stovky a tisíckrát pomalšie. A to by sa nám asi nepáčilo.
f1comp.ru
Cache, cache, cash - memory. Na čo sa používa vyrovnávacia pamäť? Vplyv veľkosti vyrovnávacej pamäte a rýchlosti na výkon.
Cache – pamäť (cache, cash, buffer – angl.) – používa sa v digitálnych zariadeniach ako vysokorýchlostná schránka. Cache pamäť možno nájsť na počítačových zariadeniach, ako sú pevné disky, procesory, grafické karty, sieťové karty, jednotky CD a mnohé ďalšie.
Princíp fungovania a architektúra vyrovnávacej pamäte sa môžu značne líšiť.
Napríklad vyrovnávacia pamäť môže slúžiť ako bežná schránka. Zariadenie spracováva dáta a prenáša ich do vysokorýchlostnej vyrovnávacej pamäte, kde radič prenáša dáta do rozhrania. Takáto vyrovnávacia pamäť je určená na zabránenie chybám, hardvérovú kontrolu integrity údajov alebo na kódovanie signálu zo zariadenia na signál zrozumiteľný pre rozhranie bez oneskorenia. Tento systém sa používa napríklad v CD/DVD mechanikách.
V inom prípade môže vyrovnávacia pamäť slúžiť na uloženie často používaného kódu a tým zrýchlenie spracovania dát. To znamená, že zariadenie nemusí znova počítať alebo vyhľadávať údaje, čo by trvalo oveľa dlhšie ako ich načítanie z vyrovnávacej pamäte. V tomto prípade hrá veľmi dôležitú úlohu veľkosť a rýchlosť vyrovnávacej pamäte.
Túto architektúru najčastejšie nájdeme na pevných diskoch, jednotkách SSD a centrálnych procesoroch (CPU).
Keď sú zariadenia v prevádzke, do vyrovnávacej pamäte je možné načítať špeciálny firmvér alebo dispečerské programy, ktoré by s ROM (pamätou len na čítanie) pracovali pomalšie.
Väčšina moderných zariadení používa zmiešaný typ vyrovnávacej pamäte, ktorá môže slúžiť ako schránka a zároveň ukladať často používaný kód.
Existuje niekoľko veľmi dôležitých funkcií implementovaných pre vyrovnávaciu pamäť procesorov a video čipov.
Kombinácia vykonávacích jednotiek. Centrálne procesory a video procesory často používajú rýchlu zdieľanú vyrovnávaciu pamäť medzi jadrami. V súlade s tým, ak jedno jadro spracovalo informácie a sú vo vyrovnávacej pamäti a je prijatý príkaz na rovnakú operáciu alebo na prácu s týmito údajmi, potom údaje nebudú znova spracovávané procesorom, ale budú prevzaté z cache na ďalšie spracovanie. Jadro bude odložené na spracovanie iných údajov. To výrazne zvyšuje výkon pri podobných, ale zložitých výpočtoch, najmä ak je vyrovnávacia pamäť veľká a rýchla.
Zdieľaná vyrovnávacia pamäť tiež umožňuje jadrám pracovať s ňou priamo a obísť pomalú pamäť RAM.
Vyrovnávacia pamäť pre pokyny. Existuje buď zdieľaná, veľmi rýchla L1 cache pre inštrukcie a iné operácie, alebo pre ne vyhradená cache. Čím viac inštrukcií je uložených v procesore, tým väčšiu vyrovnávaciu pamäť inštrukcií vyžaduje. To znižuje latenciu pamäte a umožňuje inštrukčnému bloku fungovať takmer nezávisle.Keď je zaplnený, inštrukčný blok sa začne periodicky nečinne prechádzať, čo spomaľuje rýchlosť výpočtu.
Ďalšie funkcie a vlastnosti.
Je pozoruhodné, že v CPU (centrálne procesorové jednotky) sa používa hardvérová korekcia chýb (ECC), pretože malá chyba vo vyrovnávacej pamäti môže viesť k jednej nepretržitej chybe počas ďalšieho spracovania týchto údajov.
V CPU a GPU existuje hierarchia vyrovnávacej pamäte, ktorá umožňuje oddeliť údaje pre jednotlivé jadrá a všeobecné. Hoci takmer všetky údaje z vyrovnávacej pamäte druhej úrovne sa stále skopírujú do tretej, všeobecnej úrovne, ale nie vždy. Prvá úroveň vyrovnávacej pamäte je najrýchlejšia a každá ďalšia je pomalšia, ale väčšia.
V prípade procesorov sa tri alebo menej úrovní vyrovnávacej pamäte považujú za normálne. To umožňuje rovnováhu medzi rýchlosťou, veľkosťou vyrovnávacej pamäte a odvodom tepla. Vo video procesoroch je ťažké nájsť viac ako dve úrovne vyrovnávacej pamäte.
Veľkosť vyrovnávacej pamäte, vplyv na výkon a ďalšie vlastnosti.
Prirodzene, čím väčšia je vyrovnávacia pamäť, tým viac údajov dokáže uložiť a spracovať, no tu nastáva vážny problém.
Veľká vyrovnávacia pamäť znamená veľký rozpočet na tranzistor. V serverových procesorových jednotkách (CPU) môže vyrovnávacia pamäť využívať až 80 % rozpočtu tranzistora. Po prvé to ovplyvňuje konečné náklady a po druhé sa zvyšuje spotreba energie a odvod tepla, čo nie je porovnateľné s produktivitou zvýšenou o niekoľko percent.
Aké je najšpinavšie miesto na počítači? Myslíte si, že je to košík? Používateľské priečinky? Chladiaci systém? Hádali ste zle! Najšpinavšie miesto je cache! Koniec koncov, musíte ho neustále čistiť!
V skutočnosti je v počítači veľa vyrovnávacích pamätí a neslúžia ako skládka odpadu, ale ako urýchľovače zariadení a aplikácií. Odkiaľ získali povesť „systémového žľabu na odpadky“? Z času na čas zistíme, čo je cache, čo to je, ako funguje a prečo.
Koncepcia a typy vyrovnávacej pamäte
Cache alebo cache pamäť je špeciálne úložisko často používaných dát, ku ktorému sa pristupuje desať, stovky a tisíckrát rýchlejšie ako RAM alebo iné pamäťové médium.Aplikácie (webové prehliadače, audio a video prehrávače, editory databáz a pod.), komponenty operačného systému (vyrovnávacia pamäť miniatúr, vyrovnávacia pamäť DNS) a hardvér (vyrovnávacia pamäť CPU L1-L3, grafický framebuffer) majú vlastnú vyrovnávaciu pamäť. čip, vyrovnávacie pamäte) . Implementuje sa rôznymi spôsobmi – softvérovo aj hardvérovo.
- Vyrovnávacia pamäť programu je jednoducho samostatný priečinok alebo súbor, do ktorého sa načítavajú napríklad obrázky, menu, skripty, multimediálny obsah a ďalší obsah navštívených stránok. Je to tento priečinok, do ktorého sa prehliadač prvýkrát ponorí pri opätovnom otvorení webovej stránky. Stránkovanie časti obsahu z lokálneho úložiska urýchľuje jeho načítanie a .
- V úložných zariadeniach (najmä pevných diskoch) je vyrovnávacia pamäť samostatný čip RAM s kapacitou 1-256 Mb, ktorý sa nachádza na doske elektroniky. Prijíma informácie načítané z magnetickej vrstvy a ešte nenačítané do pamäte RAM, ako aj údaje, ktoré si najčastejšie vyžaduje operačný systém.
- Moderný centrálny procesor obsahuje 2-3 hlavné úrovne vyrovnávacej pamäte (nazývanej aj ultra-random access memory), umiestnené vo forme hardvérových modulov na tom istom čipe. Najrýchlejšia a najmenšia veľkosť (32-64 Kb) je cache Level 1 (L1) - pracuje na rovnakej frekvencii ako procesor. L2 zaberá priemernú pozíciu v rýchlosti a kapacite (od 128 Kb do 12 Mb). A L3 je najpomalší a najobjemnejší (až 40 Mb) a na niektorých modeloch chýba. Rýchlosť L3 je nízka iba v porovnaní s rýchlejšími bratmi, ale je tiež stokrát rýchlejšia ako najproduktívnejšia RAM.
Flash pamäť procesora slúži na ukladanie neustále používaných dát čerpaných z RAM a inštrukcií strojového kódu. Čím viac, tým rýchlejší je procesor.
Dnes už nie sú limitom tri úrovne ukladania do vyrovnávacej pamäte. S príchodom architektúry Sandy Bridge implementoval Intel do svojich produktov dodatočnú vyrovnávaciu pamäť L0 (určenú na ukladanie dešifrovaných mikroinštrukcií). A najvýkonnejšie procesory majú tiež vyrovnávaciu pamäť štvrtej úrovne, vyrobenú vo forme samostatného čipu.
Schematicky interakcia úrovní vyrovnávacej pamäte L0-L3 vyzerá takto (na príklade Intel Xeon):
Ľudskou rečou o tom, ako to celé funguje
Aby sme pochopili, ako funguje vyrovnávacia pamäť, predstavme si človeka pracujúceho pri stole. Priečinky a dokumenty, ktoré neustále používa, sú na stole ( vo vyrovnávacej pamäti). Pre prístup k nim stačí natiahnuť ruku.
Papiere, ktoré potrebuje menej často, sú uložené v blízkosti na policiach ( v RAM). Aby ste ich získali, musíte sa postaviť a prejsť niekoľko metrov. A to, s čím človek momentálne nepracuje, sa archivuje ( zaznamenané na pevný disk).
Čím je tabuľka širšia, tým viac dokumentov sa na ňu zmestí, čo znamená, že zamestnanec bude mať rýchly prístup k viacerým informáciám ( Čím väčšia je kapacita vyrovnávacej pamäte, tým rýchlejšie program alebo zariadenie teoreticky funguje.).
Občas sa pomýli – necháva si na stole papiere, ktoré obsahujú nesprávne informácie a používa ich pri svojej práci. V dôsledku toho klesá kvalita jeho práce ( Chyby vyrovnávacej pamäte vedú k zlyhaniu programu a hardvéru). Ak chcete situáciu napraviť, zamestnanec musí vyhodiť dokumenty s chybami a umiestniť tie správne na ich miesto ( Vymazať vyrovnávaciu pamäť).
Stôl má obmedzenú plochu ( vyrovnávacia pamäť má obmedzenú kapacitu). Niekedy sa dá rozšíriť napríklad presunutím druhej tabuľky a niekedy nie (veľkosť vyrovnávacej pamäte sa dá zväčšiť, ak to program poskytuje; hardvérovú vyrovnávaciu pamäť nemožno zmeniť, pretože je implementovaná v hardvéri) .
Ďalším spôsobom, ako urýchliť prístup k väčšiemu množstvu dokumentov, než koľko sa na stôl zmestí, je nechať asistenta, ktorý bude pracovníkom podávať papiere z police (operačný systém môže prideliť časť nevyužitej pamäte RAM do vyrovnávacej pamäte údajov zariadenia). Ale stále je to pomalšie, ako ich zobrať zo stola.
Dostupné dokumenty by mali byť relevantné pre súčasné úlohy. Sledovať to musí sám zamestnanec. Treba robiť poriadok pravidelne (odstraňovanie nepodstatných údajov z vyrovnávacej pamäte padá na plecia aplikácií, ktoré ju využívajú, niektoré programy majú funkciu automatického vymazania vyrovnávacej pamäte).
Ak zamestnanec zabudne udržiavať poriadok na pracovisku a aktualizovať dokumentáciu, môže si sám nakresliť harmonogram čistenia stola a použiť ho ako pripomienku. V krajnom prípade to zverte asistentovi (ak sa aplikácia závislá na vyrovnávacej pamäti spomalila alebo často sťahuje nepodstatné údaje, použite nástroje na čistenie vyrovnávacej pamäte podľa plánu alebo túto manipuláciu vykonávajte manuálne každých pár dní).
S „funkciami ukladania do vyrovnávacej pamäte“ sa stretávame skutočne všade. To zahŕňa nákup potravín na budúce použitie, rôzne úkony, ktoré vykonávame len tak mimochodom, v rovnakom čase a podobne. V podstate to je všetko, čo nás šetrí od zbytočného rozruchu a zbytočných pohybov, zefektívňuje náš život a uľahčuje prácu. Počítač robí to isté. Stručne povedané, ak by neexistovala žiadna vyrovnávacia pamäť, fungovalo by to stovky a tisíckrát pomalšie. A to by sa nám asi nepáčilo.
Čo je cache, prečo je potrebná a ako funguje? aktualizované: 25. februára 2017 používateľom: Johnny Mnemotechnický prostriedok
Všetci používatelia dobre poznajú také prvky počítača, ako je procesor, ktorý je zodpovedný za spracovanie údajov, ako aj pamäť s náhodným prístupom (RAM alebo RAM), ktorá je zodpovedná za ich ukladanie. Nie každý ale asi vie, že existuje aj procesorová cache pamäť (Cache CPU), teda RAM samotného procesora (tzv. ultra-RAM).
Aký je dôvod, ktorý podnietil dizajnérov počítačov k použitiu vyhradenej pamäte pre procesor? Nestačí kapacita RAM počítača?
Osobné počítače sa po dlhú dobu zaobišli bez akejkoľvek vyrovnávacej pamäte. Ako však viete, procesor je najrýchlejším zariadením na osobnom počítači a jeho rýchlosť sa s každou novou generáciou CPU zvyšuje. V súčasnosti sa jeho rýchlosť meria v miliardách operácií za sekundu. Štandardná RAM zároveň počas svojej evolúcie výrazne nezvýšila svoj výkon.
Vo všeobecnosti existujú dve hlavné technológie pamäťových čipov – statická pamäť a dynamická pamäť. Bez toho, aby sme sa ponorili do detailov ich dizajnu, povieme len toľko, že statická pamäť na rozdiel od dynamickej nevyžaduje regeneráciu; Okrem toho statická pamäť používa 4-8 tranzistorov na jeden bit informácie, zatiaľ čo dynamická pamäť používa 1-2 tranzistory. V súlade s tým je dynamická pamäť oveľa lacnejšia ako statická pamäť, ale zároveň oveľa pomalšia. V súčasnosti sa čipy RAM vyrábajú na báze dynamickej pamäte.
Približný vývoj pomeru rýchlosti procesorov a RAM:
Ak by teda procesor neustále bral informácie z RAM, musel by čakať na pomalú dynamickú pamäť a celý čas by bol nečinný. V rovnakom prípade, ak by sa ako RAM použila statická pamäť, cena počítača by sa niekoľkonásobne zvýšila.
Preto bol vypracovaný rozumný kompromis. Väčšina pamäte RAM zostala dynamická, zatiaľ čo procesor dostal vlastnú rýchlu vyrovnávaciu pamäť založenú na statických pamäťových čipoch. Jeho objem je pomerne malý – napríklad veľkosť vyrovnávacej pamäte druhej úrovne je len niekoľko megabajtov. Je však potrebné pripomenúť, že celá pamäť RAM prvých počítačov IBM PC bola menšia ako 1 MB.
Na vhodnosť zavedenia technológie ukladania do vyrovnávacej pamäte má navyše vplyv aj skutočnosť, že rôzne aplikácie umiestnené v pamäti RAM zaťažujú procesor rôzne a v dôsledku toho existuje veľa údajov, ktoré si vyžadujú prioritné spracovanie v porovnaní s ostatnými.
História vyrovnávacej pamäte
Presne povedané, predtým, ako sa vyrovnávacia pamäť presunula do osobných počítačov, bola už niekoľko desaťročí úspešne používaná v superpočítačoch.
Prvýkrát sa v PC založenom na procesore i80386 objavila vyrovnávacia pamäť len 16 KB. Moderné procesory dnes využívajú rôzne úrovne vyrovnávacej pamäte, od prvej (najrýchlejšia vyrovnávacia pamäť najmenšej veľkosti – zvyčajne 128 KB) až po tretiu (najpomalšia vyrovnávacia pamäť najväčšej veľkosti – až desiatky MB).
Najprv bola externá vyrovnávacia pamäť procesora umiestnená na samostatnom čipe. Postupom času to však spôsobilo, že zbernica umiestnená medzi vyrovnávacou pamäťou a procesorom sa stala prekážkou a spomalila výmenu dát. V moderných mikroprocesoroch sa prvá aj druhá úroveň vyrovnávacej pamäte nachádza v samotnom jadre procesora.
Procesory mali dlhú dobu iba dve úrovne vyrovnávacej pamäte, ale procesor Intel Itanium bol prvý, ktorý obsahoval vyrovnávaciu pamäť tretej úrovne, spoločnú pre všetky jadrá procesorov. Existuje aj vývoj procesorov so štvorúrovňovou vyrovnávacou pamäťou.
Architektúra a princípy vyrovnávacej pamäte
Dnes sú známe dva hlavné typy organizácie vyrovnávacej pamäte, ktoré pochádzajú z prvého teoretického vývoja v oblasti kybernetiky – architektúry Princeton a Harvard. Architektúra Princeton zahŕňa jeden pamäťový priestor na ukladanie údajov a príkazov, zatiaľ čo architektúra Harvard zahŕňa oddelené priestory. Väčšina procesorov x86 osobných počítačov používa samostatný typ vyrovnávacej pamäte. Okrem toho sa v moderných procesoroch objavil aj tretí typ vyrovnávacej pamäte – takzvaný asociatívny prekladový buffer, určený na urýchlenie prevodu adries virtuálnej pamäte operačného systému na adresy fyzickej pamäte.
Zjednodušený diagram interakcie medzi vyrovnávacou pamäťou a procesorom možno opísať nasledovne. Najprv procesor skontroluje prítomnosť informácií potrebných pre procesor v najrýchlejšej vyrovnávacej pamäti prvej úrovne, potom vo vyrovnávacej pamäti druhej úrovne atď. Ak sa potrebné informácie nenachádzajú v žiadnej úrovni vyrovnávacej pamäte, nazývajú to chybou alebo chybou vyrovnávacej pamäte. Ak vo vyrovnávacej pamäti nie sú vôbec žiadne informácie, procesor si ich musí vziať z pamäte RAM alebo dokonca z externej pamäte (z pevného disku).
Poradie, v ktorom procesor hľadá informácie v pamäti:
Takto procesor vyhľadáva informácie
Na riadenie činnosti vyrovnávacej pamäte a jej interakcie s výpočtovými jednotkami procesora, ako aj s pamäťou RAM, existuje špeciálny radič.
Schéma organizácie interakcie jadra procesora, vyrovnávacej pamäte a pamäte RAM:
Radič vyrovnávacej pamäte je kľúčovým spojením medzi procesorom, RAM a vyrovnávacou pamäťou
Je potrebné poznamenať, že ukladanie údajov do vyrovnávacej pamäte je zložitý proces, ktorý využíva mnoho technológií a matematických algoritmov. Medzi základné koncepty používané pri ukladaní do vyrovnávacej pamäte patria metódy zápisu do vyrovnávacej pamäte a architektúra asociácie vyrovnávacej pamäte.
Metódy zápisu do vyrovnávacej pamäte
Existujú dva hlavné spôsoby zapisovania informácií do vyrovnávacej pamäte:
- Metóda spätného zápisu – údaje sa najskôr zapíšu do vyrovnávacej pamäte a potom, keď nastanú určité podmienky, do pamäte RAM.
- Metóda zápisu – dáta sa zapisujú súčasne do RAM a cache.
Architektúra asociativity vyrovnávacej pamäte
Architektúra asociativity vyrovnávacej pamäte definuje spôsob, akým sa údaje z pamäte RAM mapujú do vyrovnávacej pamäte. Hlavné možnosti architektúry asociativity ukladania do vyrovnávacej pamäte sú:
- Priamo mapovaná vyrovnávacia pamäť - konkrétna časť vyrovnávacej pamäte je zodpovedná za konkrétnu časť pamäte RAM
- Plne asociatívna vyrovnávacia pamäť – akákoľvek časť vyrovnávacej pamäte môže byť spojená s akoukoľvek časťou pamäte RAM
- Zmiešaná vyrovnávacia pamäť (sada asociatívna)
Rôzne úrovne vyrovnávacej pamäte môžu zvyčajne používať rôzne architektúry asociácie vyrovnávacej pamäte. Priamo mapované ukladanie do pamäte RAM je najrýchlejšou možnosťou ukladania do vyrovnávacej pamäte, takže táto architektúra sa zvyčajne používa pre veľké vyrovnávacie pamäte. Plne asociatívna vyrovnávacia pamäť má zase menej chýb vyrovnávacej pamäte (chyby).
Záver
V tomto článku ste sa zoznámili s konceptom vyrovnávacej pamäte, architektúrou vyrovnávacej pamäte a metódami ukladania do vyrovnávacej pamäte a dozvedeli ste sa, ako to ovplyvňuje výkon moderného počítača. Prítomnosť vyrovnávacej pamäte môže výrazne optimalizovať činnosť procesora, skrátiť jeho nečinnosť a následne zvýšiť výkon celého systému.
