Как работает кэш процессора?

24-06-2023

Кэш-память процессора стала важным элементом компьютера. Кэш является высокоскоростной, однако в то же время, весьма дорогой памятью, которая применяется для ускорения операции вызова памяти. Из-за высокой стоимости процессоры выпускаются с небольшим объемом кэш сравнению с памятью основной системы. Недорогие процессоры имеют еще менее кэш-памяти, и это основной метод для изготовителей понизить стоимость процессора и добиться меньше дорогих моделей.

Как работает кэш процессора?

Без кэш-памяти процессор бы любой спрашивал данные из основной памяти, которые после посылались назад на обработку процессору. Подобный процесс считался бы относительно долгим. Суть кэш памяти заключается в том, что это весьма быстрая память, которая хранит нередко применяемые данные. Она предназначена для того, чтоб в максимальной степени сократить время отклика процессора. Воздействие для выбора сохраняются элементов основано на процентном соотношении их эксплуатации. Если определенные данные вызывались из памяти 5 или более раз, вполне возможно, что эти данные понадобятся вновь. Потому нередко применяемые данные сохраняются в кэш памяти.

Давайте проведем параллель м/у работой кэш-памяти и библиотекой. Представьте себе огромную библиотеку, на которую приходится в общей сложности 1 библиотекарь (подобие процессора компьютера). Читатель приходит в библиотеку и просит дать ему "Властелина колец". Библиотекарь встает, направляется в соответствующие полкам (подобие пути, который проходят данные), берет с полки книгу и дает ее читателю. Когда читатель прочтет книгу, он возвратит ее. Без кэш-памяти книга была бы возвращена на полку. Когда придет иной читатель и попросит ту же книгу, весь процесс повторится и займет столько же времени.

Если в библиотеке было свое подобие кэш-памяти, тогда при возврате книжки, ее бы положили на полку рядом с библиотекарем. Так, если бы пришел следующий читатель и попросил "Властелина колец", библиотекарю не пришлось никуда ходить, а просто взять книгу со собственного стола и дать ее читателю. Такая система могла бы заметно сократить время на получение книжки читателем. В случае с компьютером кэш-память дает возможность гораздо скорее получить необходимую информацию для обработки. Компьютер использует собственную "логику", чтоб определить, к каким данным доступ случается чаще и помещает их в кэш-память (удерживает нередко читаемую книгу на полке рядом с библиотекарем).

Это одноуровневая кэш-память, используемая в большей части жестких дисков и иных устройствах. Хотя процессоры применяют двухуровневую систему кэш-памяти. Принципы при этом совершенно одинаковы. Кэш-память I-го ур. является небольшой и быстрой памятью, а кэш-память II-го ур. более по объему, однако работает медленнее. Впрочем в сравнении с основной памятью кэш-память II-го ур. скорее, однако менее. Возвращаясь к аналогии с библиотекой - если сейчас читатель возвратит "Властелина колец", книгу поместят на полку рядом с библиотекарем. Однако что, если и иные книжки становятся популярными, и после любого возвращения помещаются на ближнюю полку библиотекаря при этом популярность "Властелина колец" стала поменьше?

Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - введите символы с картинки (регистр имеет значение):