Основные различия между кэш-памятью L1, L2 и L3 заключаются в емкости и скорости передачи данных. L1 имеет небольшую емкость, но очень быстрый, L2 медленнее, но имеет больше места для хранения, а L3 является самым медленным из трех, но также обычно имеет самый большой объем памяти.
Все современные компьютерные процессоры используют многоуровневую систему кэш-памяти, которая позволяет временно хранить данные на чипе для быстрого доступа. Понимание различий между кэш-памятью L1, L2 и L3 может быть важно, если вы хотите получить максимальную производительность от следующего ЦП, который вы покупаете.
Что такое кэш-память ЦП
Кэш-память ЦП — тип временного хранилища данных, расположенный на процессоре. Он используется для повышения эффективности обработки ЦП за счет хранения небольших, часто запрашиваемых битов данных, готовых к доступу на высокой скорости. Кэш-память состоит из различных уровней хранения. Эти уровни обычно называются L1, L2, L3 и иногда L4 и различаются по расположению, скорости и размеру.
Чтобы лучше понять, почему ЦП нужен собственный кэш памяти, мы должны посмотреть при разработке процессоров и оперативной памяти. Разница в скорости между процессором и оперативной памятью была минимальной в первых компьютерах. Было мало опасений, что обработка будет замедляться из-за памяти. Поскольку скорость работы центральных процессоров значительно опережала скорость оперативной памяти, возникла необходимость как-то уменьшить это несоответствие. Ответом была кэш-память.
Кэш-память чрезвычайно быстра, часто в 10–100 раз быстрее, чем DRAM, и физически близка к ядрам процессора. Современные быстрые процессоры не замедляются из-за того, что им приходится запрашивать данные из относительно медленной системной памяти, поскольку вместо этого они могут получать данные из кэша.
Причина, по которой этот тип памяти, известный как SRAM, , не просто используется вместо DRAM в компьютере, сводится к его стоимости. Объем кэш-памяти в ЦП относительно невелик, измеряется в килобайтах или мегабайтах, а не в гигабайтах, и было бы непомерно дорого сделать такие же размеры, как у современных модулей ОЗУ.
Кэш-память не должна быть путают с другими типами кеша, обычно встречающимися на вашем компьютере. Хотя «кэш» может относиться к нескольким типам временной памяти, используемой для повышения эффективности программного или аппаратного обеспечения, кэш-память зависит от аппаратного обеспечения процессора.
Что такое кэш L1
Кэш L1, иногда называемый первичным кэшем, является самым маленьким и быстрым уровнем памяти. Обычно он имеет размер 64 КБ, но каждое ядро процессора имеет свой собственный встроенный кэш L1, поэтому четырехъядерный процессор будет иметь общий объем 256 КБ.
Если вы посмотрите на детали памяти в такого инструмента, как CPU-Z, вы заметите, что кэш L1 разделен на два дополнительных уровня: L1-I (инструкции) и L1-D (данные). Кэш инструкций L1 обрабатывает информацию, которая будет передана процессору, а кеш данных содержит информацию, которая будет записана в основную память.
Кэш уровня 1 может передавать данные со скоростью или быстрее, чем максимальная рабочая скорость ЦП, что делает его чрезвычайно эффективным. Если процессору не удается найти требуемые данные в L1, он ищет их в кэше L2 и L3.
Что такое кэш L2
Кэш L2 — это вторичный кэш памяти, также встроены в каждое отдельное ядро ЦП. Он почти всегда имеет больше места для хранения, чем L1, но работает с более низкой скоростью, хотя все же намного быстрее, чем скорость ОЗУ.
Некоторые высокопроизводительные процессоры могут иметь в общей сложности 32 МБ кэш-памяти L2, но 6-12 МБ, вероятно, в среднем. Как уже упоминалось, он поровну делится между всеми ядрами, что позволяет каждому независимо получать доступ к собственному кэшу.
Что такое кэш L3
Вместо того, чтобы быть встроенным в каждое ядро ЦП, уровень 3 кэш действует как общий пул хранения, к которому может получить доступ весь процессор. Он намного медленнее, чем кэш L1 и L2, возможно, только в два раза быстрее, чем RAM, но является самым большим из всех трех уровней памяти.
Если процессору не удается найти нужные данные в кэш-памяти, вместо этого он должен запрашивать данные из более медленной системной памяти. Это называется промахом кеша. Внедрение кэш-памяти L3 уменьшило вероятность промаха и, следовательно, помогло повысить производительность.
При первой разработке кэш-память L3 часто располагалась в отдельном чипе на материнской плате. Современные ЦП почти всегда имеют встроенный кэш L3 для большей эффективности.
Кэш L1, L2 и L3: в чем разница
Основные различия между тремя уровнями кэша memory — это размер, скорость и местонахождение.
- Кэш L1 имеет небольшой объем памяти, но обычно является самой быстрой памятью на любом компьютере, до 100 раз быстрее, чем ОЗУ. Каждое ядро процессора имеет собственный кэш L1, обычно около 64 КБ.
- Кэш L2 может быть в несколько раз больше, чем L1, но только примерно в 25 раз быстрее оперативной памяти. Как и L1, каждое ядро процессора имеет собственный кэш L2. Каждый из них обычно имеет размер 256–512 КБ, иногда достигает 1 МБ.
- Кэш L3 имеет наибольшую емкость, часто 32 МБ и более, но может быть только в два раза быстрее, чем система. Память. Кэш L3 обычно встроен в ЦП, но отделен от ядер.
Можно ли удалить кэш-память
Есть кэши памяти, которые можно удалить или очистить, например системный кеш или кеш браузера, но вы не можете удалить кеш-память процессора. Как и DRAM, SRAM является энергозависимой памятью, что означает, что она не сохраняет свое содержимое в течение длительного времени. Как только вы выключите компьютер, вся кэш-память будет потеряна.
Сколько мне нужно кэш-памяти
Как и в случае с большинством типов памяти, чем больше кэш-памяти, тем больше Процессор есть, тем лучше. Вы не можете обновить кеш-память, поэтому важно убедиться, что процессор, который вы выбираете, имеет достаточно для ваших нужд. Тем не менее, это зависит от того, что вы делаете со своим компьютером, и вам не следует зацикливаться на этой функции процессора. Тактовая частота, количество ядер и потоков и другие факторы могут влиять на производительность процессора.
Хороший базовый уровень для кэша L1 – 64 КБ на ядро. Вы можете понять это, разделив общую сумму на количество ядер в процессоре. 256 КБ кэш-памяти L2 на ядро вполне приемлемо, но геймерам может потребоваться 512 КБ на ядро. Кэш L3 от 32 до 96 МБ подходит для большинства целей.
