Home-theater-designers
Datorprocessorer har utvecklats ganska mycket de senaste åren. Transistorer blir mindre för varje år och framstegen når en punkt där Moores lag blir överflödig.
När det gäller processorer är det inte bara transistorer och frekvenser som räknas utan också cacheminnet.
Du kanske har hört talas om cacheminne när processorer (Central Processing Units) diskuteras. Vi är dock inte tillräckligt uppmärksamma på dessa CPU -cacheminnesnummer, och de är inte heller den främsta höjdpunkten i CPU -annonser.
Så hur viktigt är CPU -cacheminnet och hur fungerar det?
Vad är CPU -cacheminne?
Enkelt uttryckt är en CPU -minnescache bara en riktigt snabb typ av minne. I de första dagarna av datorer var processorhastigheten och minneshastigheten låg. Men under 1980 -talet började processorhastigheterna öka - snabbt. Systemminnet vid den tiden (RAM) kunde inte klara eller matcha de ökande CPU-hastigheterna, och så föddes en ny typ av ultrasnabbt minne: CPU-cacheminne.
Nu har din dator flera typer av minne inuti den.
Det finns primär lagring, som en hårddisk eller SSD, som lagrar huvuddelen av data - operativsystemet och programmen.
Därefter har vi Random Access Memory, allmänt känd som RAM . Detta är mycket snabbare än den primära lagringen men är bara ett korttidslagringsmedium. Din dator och programmen på den använder RAM för att lagra ofta åtkomliga data, vilket hjälper till att hålla åtgärder på din dator snygga och snabba.
Slutligen har CPU: n ännu snabbare minnesenheter i sig själva, känd som CPU -minnescachen.
Datorminne har en hierarki baserat på dess driftshastighet. CPU -cachen står högst upp i denna hierarki och är den snabbaste. Det är också det närmaste där den centrala behandlingen sker, och är en del av själva CPU: n.
Datorminne finns också i olika typer.
Cacheminne är en form av statiskt RAM (SRAM), medan ditt vanliga system -RAM är känt som Dynamic RAM (DRAM). Statiskt RAM -minne kan hålla data utan att ständigt behöva uppdateras, till skillnad från DRAM, vilket gör SRAM perfekt för cacheminne.
Hur fungerar CPU -cache?
Program och appar på din dator är utformade som en uppsättning instruktioner som CPU: n tolkar och kör. När du kör ett program tar instruktionerna vägen från det primära lagret (din hårddisk) till CPU: n. Det är här minneshierarkin spelar in.
Data laddas först upp i RAM -minnet och skickas sedan till CPU: n. Processorer i dessa dagar kan utföra ett gigantiskt antal instruktioner per sekund. För att utnyttja kraften fullt ut behöver processorn tillgång till supersnabbt minne, där CPU-cachen kommer in.
Minneskontrollern tar data från RAM -minnet och skickar det till CPU -cachen. Beroende på din CPU finns styrenheten på processorn eller Northbridge -kretsuppsättningen på ditt moderkort.
Minnescachen utför sedan fram och tillbaka av data i CPU: n. Minneshierarki finns också i CPU -cachen.
Relaterad: Vad är en CPU och vad gör den?
Nivåerna för CPU -cacheminne: L1, L2 och L3
CPU -cacheminnet är indelat i tre nivåer: L1, L2 och L3. Minneshierarkin är igen beroende på hastigheten och därmed storleken på cachen.
Så, gör CPU -cachestorleken någon skillnad i prestanda?
L1 Cache
L1 (nivå 1) cache är det snabbaste minnet som finns i ett datasystem. När det gäller prioritet för åtkomst har L1 -cacheminnet de data som CPU: n sannolikt kommer att behöva när du utför en viss uppgift.
Storleken på L1 -cachen beror på CPU: n. Vissa avancerade konsument-CPU: er har nu en 1 MB L1-cache, som Intel i9-9980XE, men dessa kostar en enorm summa pengar och är fortfarande få och långt mellan. Vissa serverchipset, som Intels Xeon-sortiment, har också en 1-2 MB L1-minnescache.
Det finns ingen 'standard' L1 -cachestorlek, så du måste kontrollera CPU -specifikationerna för att bestämma den exakta L1 -minnescachestorleken innan du köper.
L1 -cachen är vanligtvis uppdelad i två sektioner: instruktionscachen och datacachen. Instruktionscachen behandlar informationen om operationen som CPU: n måste utföra, medan datacacheminnet innehåller data som operationen ska utföras på.
L2 Cache
L2 (nivå 2) cache är långsammare än L1 cache men större i storlek. Där en L1 -cache kan mäta i kilobyte mäter moderna L2 -minnescacher i megabyte. Till exempel har AMDs högt rankade Ryzen 5 5600X en 384KB L1 -cache och en 3MB L2 -cache (plus en 32MB L3 -cache).
L2 -cachestorleken varierar beroende på CPU, men dess storlek är vanligtvis mellan 256KB till 8MB. De flesta moderna processorer kommer att packa mer än en 256KB L2 -cache, och denna storlek anses nu vara liten. Dessutom har några av de mest kraftfulla moderna processorerna ett större L2 -minnescache, som överstiger 8 MB.
hur man helt torkar en hårddisk
När det gäller hastighet ligger L2 -cachen bakom L1 -cachen men är fortfarande mycket snabbare än ditt system -RAM. L1 -minnescachen är vanligtvis 100 gånger snabbare än ditt RAM -minne, medan L2 -cachen är cirka 25 gånger snabbare.
L3 Cache
Till L3 (nivå 3) cache. Under de första dagarna hittades faktiskt L3 -minnescachen på moderkortet. Detta var väldigt länge sedan, då de flesta processorer bara var enkärniga processorer. Nu kan L3-cachen i din CPU vara massiv, med toppkonsumentprocessorer med L3-cacher upp till 32MB. Vissa server CPU L3 -cacher kan överskrida detta med upp till 64 MB.
L3 -cachen är den största men också den långsammaste cacheminnesenheten. Moderna processorer inkluderar L3 -cachen på själva CPU: n. Men medan L1- och L2 -cacheminnet finns för varje kärna på själva chippet, liknar L3 -cachen mer en allmän minnespool som hela chippet kan använda.
Följande bild visar CPU-minnets cachennivåer för en Intel Core i5-3570K CPU:
Observera hur L1 -cachen är uppdelad i två, medan L2 och L3 är större respektive.
Hur mycket CPU -cacheminne behöver jag?
Det är en bra fråga. Mer är bättre, som du kan förvänta dig. De senaste processorerna kommer naturligtvis att innehålla mer CPU -cacheminne än äldre generationer, med potentiellt snabbare cacheminne också. En sak du kan göra är att lära dig hur man jämför CPUer effektivt . Det finns mycket information där ute, och att lära sig att jämföra och kontrastera olika processorer kan hjälpa dig att fatta rätt köpbeslut.
Hur flyttas data mellan CPU -minnescacher?
Den stora frågan: hur fungerar CPU -cacheminnet?
I sina mest grundläggande termer flödar data från RAM -minnet till L3 -cachen, sedan L2 och slutligen L1. När processorn letar efter data för att utföra en operation försöker den först hitta den i L1 -cachen. Om CPU: n hittar den kallas villkoret för en cache -träff. Den fortsätter sedan att hitta den i L2 och sedan L3.
Om CPU: n inte hittar data i någon av minnescacherna försöker den komma åt den från ditt systemminne (RAM). När det händer är det känt som en cache -miss.
Nu, som vi vet, är cachen utformad för att påskynda fram och tillbaka information mellan huvudminnet och CPU: n. Den tid som krävs för att komma åt data från minnet kallas 'latens'.
L1 -cacheminnet har den lägsta latensen, det är det snabbaste och närmast kärnan, och L3 har det högsta. Minnescachens latens ökar när det finns en cachemiss då CPU: n måste hämta data från systemminnet.
Latens fortsätter att minska när datorer blir snabbare och effektivare. Låg latens DDR4-RAM och supersnabba SSD-enheter minskar latensen, vilket gör hela ditt system snabbare än någonsin. I det är hastigheten på ditt systemminne också viktig.
Framtiden för CPU -cacheminne
Cacheminnesdesign utvecklas alltid, särskilt när minnet blir billigare, snabbare och tätare. Till exempel är en av AMDs senaste innovationer Smart Access Memory och Infinity Cache, som båda ökar datorns prestanda.
Dela med sig Dela med sig Tweet E-post AMD vs. Intel: Vad är den bästa spelprocessorn?Om du bygger en spel -PC och slits mellan AMD- och Intel -processorer är det dags att lära sig vilken processor som är bäst för din spelrigg.
Läs Nästa Relaterade ämnen- Teknik förklaras
- Datorminne
- CPU
- Dator delar
Gavin är Junior Editor för Windows och Technology Explained, en regelbunden bidragsgivare till den riktigt användbara podden och en vanlig produktgranskare. Han har en BA (Hons) samtidsskrivning med digital konstpraxis från Devons kullar, liksom över ett decennium av professionell skrivarupplevelse. Han njuter av stora mängder te, brädspel och fotboll.
Mer från Gavin PhillipsPrenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, gratis e -böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera