Что дает кэш в процессоре

Что дает кэш в процессоре?

Каждое ядро процессора имеет унифицированный (единый для инструкций и данных) кэш второго уровня (L2) размером 256 Кбайт. Кэш L2 является также 8-канальным, а размер строки кэша составляет 64 байт. Кэш третьего уровня (L3) разделяется между всеми ядрами процессора. . Кэш L3 является 16-канальным.

Что дает объем кэш в процессоре?

Эффективность кэш-памяти процессора сводит к минимуму влияние скорости оперативной памяти на быстродействие компьютера. Например, компьютер одинаково хорошо будет работать с оперативной памятью 1066 МГц и 2400 МГц. При прочих равных условиях разница производительности в большинстве приложений не превысит 5%.

Зачем нужен кэш в оперативной памяти?

Общий кэш, также позволяет ядрам работать с ним напрямую, минуя медленную оперативную память. Кэш для инструкций. . Чем больше в процессоре заложенных инструкций, тем больший кэш для инструкций ему требуется. Это уменьшает задержки памяти и позволяет блоку инструкций функционировать практически независимо.

Что такое кэш 1 2 3 уровня?

Различают кэш память 1-, 2- и 3-го уровней (маркируются L1, L2 и L3). Кэш память первого уровня (L1) — самый быстрый, но по объему меньший, чем у остальных. . Кэш память второго уровня (L2) – объем этой памяти значительно больше, чем L1. Кэш память третьего уровня (L3) – с большим объемом, но более медленная, чем L2.

Что будет если удалить все данные кэша?

Что случится если удалить кеш

Ничего не случится, если вы удалите кеш памяти. Она представляет собой набор данных, которые являются «калькой» исходных значений, хранящихся в другом месте. Другими словами, кэш является временным хранилищем, где часто используемые данные и могут быть сохранены для быстрого доступа к ним.

Что такое кэш простыми словами?

Кэш (cache) – это совокупность временных копий файлов программ, а также специально отведенное место их хранения для оперативного доступа. Соответственно, кэшированием называется процесс записи этих данных при работе операционной системы и отдельных программ.

Какая кэш память считается самой быстрой?

Кэш первого уровня (L1) – наиболее быстрый уровень кэш-памяти, который работает напрямую с ядром процессора, благодаря этому плотному взаимодействию, данный уровень обладает наименьшим временем доступа и работает на частотах близких процессору. Является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня.

Для чего предназначена кэш память?

Кэш — это память с большей скоростью доступа, предназначенная для ускорения обращения к данным, содержащимся постоянно в памяти с меньшей скоростью доступа (далее «основная память»).

Почему кэш называют ассоциативной памятью?

Кэш-память называется полностью ассоциативной, если каждая строка ОЗУ может располагаться в любом месте кэш-памяти.

Для чего нужна кэш память в вычислительной машине?

Определение: Кэш-память — это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой.

Чем отличается оперативная память от кэш памяти?

Кэш память устроена так, что при попытке прочитать данные из ОЗУ сначала аппаратным образом проверяется, нет ли нужных данных в кэше. . И хотя размеры кэша и ОЗУ отличаются, с учётом последовательного и локального характера доступа к хранилищу небольшой кэш может эффективно ускорить доступ к ОЗУ большого объёма.

Какие характеристики должны быть у оперативки?

• тип памяти,
• форм-фактор,
• ключ модуля памяти,
• объём модуля ОЗУ,
• тактовая частота,
• тайминг.

Что такое кэш линия?

Под размером кэш-линии понимают обычно размер блока данных, который в ней хранится. Для архитектуры x86 размер кэш линии составляет 64 байта. Так вот суть кэширования состоит в разбиении RAM на кэш-линии и отображении их на кэш-линии кэш-памяти.

Как увеличить кэш второго уровня?

кэш L2 встроен в сам процессор. Единственный способ получить больше — заменить ваш процессор на тот, который имеет больше кэш-памяти второго уровня. Celeron — это процессор бюджетного класса по сравнению с вашим C2D, поэтому имеет смысл, что у него меньше кеша.

Зачем кэш в процессоре

Технологии шагнули очень далеко вперед

Кэш в процессоре

&nbsp / &nbspСтатьи &nbsp / &nbsp
• Кэш в процессоре

Кэш в процессоре

Собственная память процессора

Только что мы отследили иерархию носителей информации с разным уровнем приоритетности: от HDD к ОЗУ, и далее к SRAM. Но внутри cash процессора существует свое разделение, выполненное по аналогичному принципу: более востребованные данные располагаются в секторе меньшего объема, но с большей скоростью считывания.

В самом теле процессора встроен кэш первого (начального уровня), обозначаемый L1 и имеющий объем несколько Кбайт. Обычно он состоит из нескольких блоков, каждый из которых обслуживает отдельное ядро процессора. Далее идет более вместительный кэш второго уровня L2 с меньшей скоростью записи-считывания, который может состоять из одного или нескольких блоков. В современных процессорах имеется и кэш уровня L3 и даже L4.

Последний используется в специальных моделях, предназначенных для работы в мощных серверах. В процессоре вашего ПК так же имеется кэш память. И я подскажу, где посмотреть размер L1, L2 или L3 (если таковая присутствует).

Первый способ – в интернете, по точному названию вашего процессора, которое отображается в свойствах «Моего компьютера».

Второй вариант – загрузить одну из полезных программ CPU-Z или AIDA64 и там среди прочей информации о ЦП вы найдете сведения об уровнях и размерах cash.

Кроме того, различают три вида кэша процессора, каждый из которых имеет определенную специализацию:

• для обработки машинного кода – кэш инструкций;
• для считывания и записи информации – кэш данных;
• буфер ассоциативной трансляции (TLB) – для перевода логических адресов в физические (при работе с кодом и данными).

Схемы записи информации в кэш

Многоуровневая структура памяти процессора обуславливает принцип работы работы с кэшем. Но все-таки первым, к кому обращается ЦП, является реестр. Если нужной информации там не обнаружено, то в зону поиска включается L1.

Для упрощения процедуры поиска информации она разделяется на отдельные блоки. Каждый из которых индексируется тематическим тегом и битом актуальности. Такая метка предназначена для основной и для кэш памяти. Порядок выполнения запроса по тегу такой:

• сначала изучается содержимое L1, и, если обнаруживаются нужные данные, то это событие называется попаданием. Я полагаю, вы догадываетесь, что объем кэша на каждом из уровней позволяет хранить больше разной информации. И влияет на коэффициент попаданий, который в идеале должен быть на уровне 90%;

• при отсутствии нужных тегов в L1 поиск продолжается в L2, далее, при неудачной попытке, в L3;

• если и там не обнаружено данных с нужным тегом, то ЦПУ уже обращается к RAM. Последней «инстанцией», где можно найти всю используемую информацию, является жесткий диск.

Все запросы процессора изначально обрабатываются контроллером кэша. Который уже обращается к SRAM или другим тирам памяти.

Что такое кэш-память процессора

Решая любую задачу, процессор компьютера получает из оперативной памяти необходимые блоки информации. Обработав их, он записывает в память результаты вычислений и получает для обработки следующие блоки. Это продолжается, пока задача не будет выполнена. Все упомянутые операции производятся на очень высокой скорости. Однако, даже самая быстрая оперативная память работает медленнее любого «неторопливого» процессора. Каждое считывание из нее информации и обратная ее запись отнимают много времени. В среднем, скорость работы оперативной памяти в 16 – 17 раз ниже скорости процессора. Не смотря на такой дисбаланс, процессор не простаивает и не ожидает каждый раз, когда оперативная память «выдает» или «принимает» данные. Он почти всегда работает на максимальной скорости. И все благодаря наличию у него кэш-памяти. Кэш-память процессора – это небольшая, но очень быстрая память. Она встроена в процессор и является своеобразным буфером, сглаживающим перебои в обмене данными с более медленной оперативной памятью. Кэш-память часто называют сверхоперативной памятью. Кэш нужен не только для выравнивания дисбаланса скорости. Процессор обрабатывает данные более мелкими порциями, чем те, в которых они хранятся в оперативной памяти. Поэтому кэш-память играет еще и роль своеобразного места для «перепаковки» и временного хранения информации перед ее передачей процессору, а также возвращением результатов обработки в оперативную память.

Устройство кэш-памяти процессора

Система кэш-памяти процессора состоит из двух блоков — контроллера кэш-памяти и собственно самой кэш-памяти.

Контроллер кэш памяти

Контроллер кэш памяти – это устройство, управляющее содержанием кэша, получением необходимой информации из оперативной памяти, передачей ее процессору, а также возвращением в оперативную память результатов вычислений. Когда ядро процессора обращается к контроллеру за какими-то данными, тот проверяет, есть ли эти данные в кэш-памяти. Если это так, ядру моментально отдается информация из кэша (происходит так называемое кэш-попадание). В противном случае ядру приходится ожидать поступления данных из медленной оперативной памяти. Ситуация, когда в кэше не оказывается нужных данных, называется кэш-промахом. Задача контроллера – сделать так, чтобы кэш-промахи происходили как можно реже, а в идеале – чтобы их не было вообще. Размер кэша процессора по сравнению с размером оперативной памяти несоизмеримо мал. В нем может находиться лишь копия крошечной части данных, хранимых в оперативной памяти. Но, не смотря на это, контроллер допускает кэш-промахи не часто. Эффективность его работы определяется несколькими факторами: • размером и структурой кэш-памяти (чем больше ресурсов имеет в своем распоряжении контроллер, тем ниже вероятность кэш-промаха); • эффективностью алгоритмов, по которым контроллер определяет, какая именно информация понадобится процессору в следующий момент времени; • сложностью и количеством задач, одновременно решаемых процессором. Чем сложнее задачи и чем их больше, тем чаще «ошибается» контроллер.

Кэш-память процессора изготавливают в виде микросхем статической памяти (англ. Static Random Access Memory, сокращенно — SRAM). По сравнению с другими типами памяти, статическая память обладает очень высокой скоростью работы.
Впервые кэш размером 8 KB был встроен в процессор Intel i486 в 1989 г. Однако, эта скорость зависит также от объема конкретной микросхемы. Чем значительней объем микросхемы, тем сложнее обеспечить высокую скорость ее работы. Учитывая указанную особенность, кэш-память процессора изготовляют в виде нескольких небольших блоков, называемых уровнями. В большинстве процессоров используется трехуровневая система кэша: • Кэш-память первого уровня или L1 (от англ. Level — уровень) – очень маленькая, но самая быстрая и наиболее важная микросхема памяти. Ни в одном процессоре ее объем не превышает нескольких десятков килобайт. Работает она без каких-либо задержек. В ней содержатся данные, которые чаще всего используются процессором. Количество микросхем памяти L1 в процессоре, как правило, равно количеству его ядер. Каждое ядро имеет доступ только к своей микросхеме L1. • Кэш-память второго уровня (L2) немного медленнее кэш-памяти L1, но и объем ее более существенный (несколько сотен килобайт). Служит она для временного хранения важной информации, вероятность запроса которой ниже, чем у информации, находящейся в L1. • Кэш-память третьего уровня (L3) – еще более объемная, но и более медленная схема памяти. Тем не менее, она значительно быстрее оперативной памяти. Ее размер может достигать нескольких десятков мегабайт. В отличие от L1 и L2, она является общей для всех ядер процессора. Уровень L3 служит для временного хранения важных данных с относительно низкой вероятностью запроса, а также для обеспечения взаимодействия ядер процессора между собой. Встречаются также процессоры с двухуровневой кэш-памятью. В них L2 совмещает в себе функции L2 и L3.

Влияние кэш-памяти процессора на быстродействие компьютера

При выполнении запроса на предоставление данных ядру, контроллер памяти ищет их сначала в кэше первого уровня, затем — в кэше второго и третьего уровней. По статистике, кэш-память первого уровня любого современного процессора обеспечивает до 90 % кэш-попаданий. Второй и третий уровни — еще 90% от того, что осталось. И только около 1 % всех запросов процессора заканчиваются кэш-промахами. Указанные показатели касаются простых задач. С повышением нагрузки на процессор число кэш-промахов увеличивается. Эффективность кэш-памяти процессора сводит к минимуму влияние скорости оперативной памяти на быстродействие компьютера. Например, компьютер одинаково хорошо будет работать с оперативной памятью 1066 МГц и 2400 МГц. При прочих равных условиях разница производительности в большинстве приложений не превысит 5%.
Пытаясь оценить эффективность кэш-памяти, пользователи чаще всего ищут ответы на следующие вопросы:

Какая структура кэш-памяти лучше: двух- или трехуровневая?

Трехуровневая кэш-память более эффективна. Чтобы определить, как сильно L3 влияет на работу процессора, сайтом Tom’s Hardware был проведен эксперимент. Заключался он в замере производительности процессоров Athlon II X4 и Phenom II X4. Оба процессора оснащены одинаковыми ядрами. Первый отличается от второго лишь отсутствием кэш-памяти L3 и более низкой тактовой частотой. Приведя частоты обеих процессоров к одинаковому показателю, было установлено, что наличие кэш-памяти L3 повышает производительность процессора Phenom на 5,8 %. Но это средний показатель. В одних приложениях он был почти равен нулю (офисные программы), в других – достигал 8% и даже больше (компьютерные 3D игры, архиваторы и др.).

Как влияет размер кэша на производительность процессора?

Оценивая размер кэш-памяти, нужно учитывать характеристики процессора и круг решаемых им задач. Кэш-память двуядерного процессора редко превышает 3 MB. Тем более, если его тактовая частота ниже 3 Ггц. Производители прекрасно понимают, что дальнейшее увеличение размера кэша такого процессора не принесет прироста производительности, зато существенно повысит его стоимость. Другое дело высокочастотные 4-, 6- или даже 8-миядерные процессоры. Некоторые из них (например, Intel Core i7) поддерживают технологию Hyper Threading, обеспечивающую одновременное выполнение каждым ядром двух задач. Естественно, что потенциал таких процессоров не может быть раскрыт с маленьким кэшем. Поэтому его увеличение до 15 или даже 20 MB вполне оправдано. В процессорах Intel алгоритм наполнения кэш-памяти построен по так называемой инклюзивной схеме, когда содержимое кэшей верхнего уровня (L1, L2) полностью или частично дублируется в кэше нижнего уровня (L3). Это в определенной степени уменьшает полезный объем его пространства. С другой стороны, инклюзивная схема позитивно сказывается на взаимодействии ядер процессора между собой.
Объем внутренней кэш-памяти некоторых моделей серверных процессоров Intel Xeon
составляет 37,5 MB В целом же, эксперименты свидетельствуют, что в среднестатистическом «домашнем» процессоре влияние размера кэша на производительность находится в пределах 10 %, и его вполне можно компенсировать, например, высокой частотой. Эффект от большого кэша наиболее ощутим при использовании архиваторов, в 3D играх, во время кодирования видео. В «не тяжелых» же приложениях разница стремится к нулю (офисные программы, интернет-серфинг, работа с фотографиями, прослушивание музыки и др.). Многоядерные процессоры с большим кэшем необходимы на компьютерах, предназначенных для выполнения многопоточных приложений, одновременного решения нескольких сложных задач. Особенно актуально это для серверов с высокой посещаемостью. В некоторых высоконагружаемых серверах и суперкомпьютерах предусмотрена даже установка кэш-памяти четвертого уровня (L4). Изготавливается она в виде отдельных микросхем, подключаемых к материнской плате.

Как узнать размер кэш-памяти процессора?

Существуют специальные программы, предоставляющие подробную информацию о процессоре компьютера, в том числе и о его кэш-памяти. Одной из них является программа CPU-Z. • CPU-Z:

Программа не требует установки. После ее запуска нужно перейти на вкладку «Caches» (см. изображение). На примере видно, что проверяемый процессор оснащен трехуровневой кэш-памятью. Размер кэша L3 у него составляет 3 MB, L2 – 512 KB (256×2), L1 – 128 KB (32×2+32×2).

Можно ли как-то увеличить кэш-память процессора?

Как уже было сказано в одном из предыдущих пунктов, возможность увеличения кэш-памяти процессора предусмотрена в некоторых серверах и суперкомпьютерах, путем ее подключения к материнской плате. В домашних же или офисных компьютерах такая возможность отсутствует. Кэш-память является внутренней неотъемлемой частью процессора, имеет очень маленькие физические размеры и не подлежит замене. А на обычных материнских платах нет разъемов для подключения дополнительной кэш-памяти.

Внешний кэш процессора

В отличие от внутренней кэш-памяти, внешняя больше напоминает обычную память. Однако алгоритм работы с ней практически такой же.

Внешняя кэш-память состоит из памяти данных, построенная на микросхемах SRAM, и контроллера кэша. В кэш-памяти хранится информация, копируемая из основной оперативной памяти. Каждый раз при обращении микропроцессора к памяти контроллер кэш-памяти проверяет наличие данных в кэше. Если эти данные в кэше есть (“попадание”), то микропроцессор получает данные из кэша. Если этих данных нет (“промах”), выполняется обычный цикл обращения к оперативной памяти DRAM.

Основным фактором, определяющим вероятность попадания, является емкость кэш-памяти. Как правило, при объеме кэша в 2 Кбайта вероятность попадания составляет от 50 до 60%. Поскольку размер кэш-памяти на современных компьютерах превышает 256 Кбайт, то вероятность попадания будет выше 90% (для компьютеров с объемом памяти

Для реализации кэш-памяти в настоящее время разработаны эффективные однокристальные контроллеры. Наиболее широкое распространение получили контроллеры i82385 фирмы Intel и A38152 фирмы Asustec Microsystems.

Контроллер i82385 поддерживает 32 Кбайта кэш-памяти, и может работать в двух конфигурациях:

кэш-память с прямым отображением;

двухканальная модульно-ассоциативная кэш-память.

Первая конфигурация характеризуется простотой реализации, однако она оказывается неэффективной при работе в мультизадачных системах. В двухканальной реализации кэш-память разбивает все 4 Гбайтное адресное пространство на 262144 страницы по 16 Кбайт. 32-х разрядный физический адрес состоит из четырнадцатиразрядного адреса, определяющего информацию в кэш-памяти, и восемнадцатиразрядного тега, определяющего номер страницы. Каждый адрес оперативной памяти может быть отображен в одну из двух ячеек кэш-памяти.

Особенность контроллера кэш-памяти – обеспечение возможности параллельной работы микропроцессора с кэш-памятью и периферийных устройств с оперативной памятью в режиме прямого доступа. При записи данных по адресам, находящихся в кэше, контроллер ликвидирует копии этих блоков в кэше. Всю работу по синхронизации данных в DRAM и кэше берет на себя этот контроллер.

Одним из популярных контроллеров кэш-памяти является однокристальный контроллер кэш-памяти фирмы ASUSTEC, совместно с памятью данных 32 Кбайта обеспечивает вероятность попадания более 95%. Это достигается благодаря использованию четырехканального модульно-ассоциативного обращения, который отображает адрес оперативной памяти в одну из четырех ячеек кэш-памяти. При этом, вследствие организации последовательного обращения к памяти данных, требуется подключение всего одного банка памяти данных.

Контроллер A38152 фирмы Asustec имеет аппаратные и программные средства, обеспечивающие связанность информации: логика слежения за шиной, которая обеспечивает ликвидацию копий блоков в кэш-памяти, задание области адресов, не отображаемой в кэш-память.

На многих материнских платах можно выбирать между одноуровневой или многоуровневой системами организации памяти. По умолчанию устанавливается ражим многоуровневой памяти. Если Вы установите режим одноуровневой памяти, то кэш-память SRAM просто добавляется к адресному пространству основной оперативной памяти. Одноуровневую память лучше использовать, когда внутренний кэш процессора по объему превосходит емкость кэш-памяти на материнской плате.

4. Дополнительная кэш-память и программное кэширование

4.1. Кэширование дисков

Однако кэш-память процессора и оперативной памяти – это не единственный вариант ее использования. Фактически кэширование как процесс увеличения скорости за счет подмены устройства более быстрым, используется уже давно. Причем не аппаратно, а программно (аппаратно тоже, но это остается за высоким забором закрытых технологий производителей жестких дисков и других устройств).

Операционная система MS-DOS с 4 версии имеет в своем составе программу smartdrive, позволяющую наиболее используемые данные с жесткого диска (или дисков) перенести в память компьютера. При этом ОС, обращаясь к диску, будет фактически обращаться к памяти, за счет чего увеличится быстродействие. Позже, при наименьшей загрузке данные из памяти будут скинуты на диск.

Естественно, так как идеала не существует, то и в данной модели приходится чем-то жертвовать. Такой жертвой является свободная память. Однако если на первых компьютерах с объемом памяти 1-16 Мб это было существенно, то сегодня, когда объем памяти нередко всего лишь в несколько раз меньше объема диска, выделить под кэш 4-16 Мб не так уж и страшно.

Но сегодня думать об этом пользователю нет необходимости. Современные операционные системы Windows 95/98/Me/2000/XP организуют кэш для жесткого диска (и вообще для всех устройств хранения информации) в памяти самостоятельно, автоматически выделяя под любое устройство требуемый объем и делая это совершенно незаметно для пользователя.

Единственным недостатком подобной организации остается то, что в случае пропадания питания (и не очень хорошем блоке питания) данные из памяти на диск ОС сбросить не успеет, и они будут утеряны.

Стоит добавить, что сегодня практически все жесткие диски имеют встроенный кэш для увеличения работы. Причем ему не свойственен недостаток, описанный нами выше. Современные технологии позволяют жесткому диску даже после пропадания питания нормально очищать кэш и завершать работу.

4.2. Файл подкачки как кэш

Однако говоря о кэш, нельзя не упомянуть о такой его своеобразной реализации, как файл подкачки в Windows. Казалось бы: если компьютер и так тормозит из-за работы с ОЗУ, то зачем создавать лишние проблемы и скидывать часть данных из ОЗУ на диск — ведь это еще сильнее уменьшит скорость работы системы. Однако цели здесь совсем иные.

Основное назначение файла подкачки заключается в том, чтобы позволить активной программе воспользоваться практически всем объемом памяти, установленным на компьютере. Естественно, что если вы работаете в word и печатаете (уже два часа) три страницы какого-то текста, то все 512 Мб ОЗУ вам не нужны. Но если сфера вашей деятельности – видео, звуки либо работа в интернете (особенно в роли web-мастера), то это уже является существенным плюсом ОС. Вы можете запустить все нужные вам программы, а затем не только пользоваться практически 100% объема ОЗУ, установленного на компьютере, но и использовать его в качестве этакого громадного буфера обмена.

Кроме того, данная организация позволяет выполнить еще одну функцию: периодическую оптимизацию данных, содержащихся в ОЗУ с целью более рационального его использования. Удаление данных, уже не используемых, а также сохранение данных, редко используемых, на диске, позволяет высвободить дополнительный объем пространства.

Кэш-память, появившаяся в конце 80-х, первоначально была доступна немногим и зачастую ей пророчили короткое будущее: цены на нее были астрономические, а реальной прибавки быстродействия было недостаточно. Однако бум высоких технологий в 90-х изменил отношение пользователей и специалистов к подобному явлению: сейчас кэш любят и уменьшают зачастую в случае опять же дороговизны со слезами.

Выпустив 486 процессор, фирма Intel произвела настоящую революцию. Здесь не только наличие встроенного математического сопроцессора и умножение частоты, но еще и наличие встроенного кэш. Грустно признать, но с этого момента подобных революций Intel уже не производила.

После этого был Pentium Pro, несущий на себе уже два уровня кэш-памяти, а затем и Pentium II, аналогичный предыдущему, но более быстрый и более дешевый.

Затем наметилось разделение: встроенный кэш второго уровня обеспечивал серьезный подъем производительности, но стоил дорого. Поэтому в дешевых моделях процессоров (Celeron Covington – 266-300 МГц) его устанавливать не спешили (опять же есть мнение, что кэш-то там есть, просто его работа запрещена).

Однако в следующей модели Celeron – Mednocino (300-433 МГц) кэш второй памяти уже был. И на сегодняшний день, по крайней мере Intel, больше не заявляет о том, что собирается лишать какой-либо свой будущий процессор этого полезного довеска.

Гук. М. Процессоры intel от 8086 до Pentium 4. С-Питербург -“Питер Паблишинг” – 2002.

В.Э. Фигурнов IBM PC для пользователя; 8 издание. Москва — «Финансы», 2001.

Обзор процессоров и шин ПВМ. Москва – 2001.

Косячков Р. Дед мороз – красный нос. Компьютерра-Спецвыпуск, Зима 2002, Зимние подарки. С. 8-13.

Радовский Н. Пути апгрейда. Компьютерра-Спецвыпуск, Зима 2002, Зимние подарки. С. 14-21.

Могу ли я увеличить кэш-память L2 моего процессора?

Я заметил, что у моего ноутбука в 4 раза больше «кэш-памяти L2», чем у моего рабочего стола, это нормально?

• ноутбук : процессор Intel Core Duo T2450 с частотой 2,00 ГГц, кэш-память второго уровня 2 МБ , системная шина 533 МГц
• Рабочий стол : Intel Celeron D CPU 347 3,06 ГГц, шина 533 МГц, кэш-память второго уровня 512 КБ

Есть ли способ увеличить объем кэш-памяти L2 на рабочем столе? Это сделает компьютер быстрее? У меня есть 3 ГБ оперативной памяти в нем.

кэш L2 встроен в сам процессор. Единственный способ получить больше — заменить ваш процессор на тот, который имеет больше кэш-памяти второго уровня.

Celeron — это процессор бюджетного класса по сравнению с вашим C2D, поэтому имеет смысл, что у него меньше кеша.

Будет ли больше кеш быстрее? В большинстве случаев да.

В случае вашего рабочего стола, в зависимости от сокета, вы можете заменить процессор новым модулем, который имеет не только больший кэш, но и более высокую тактовую частоту.

На этот вопрос очень четко ответил NoCarrier .
Я просто добавляю краткую ссылку, которая имеет двустороннее использование,

1. Дает вам немного шире в теории кэша
   • полезно для понимания новых архитектур (Nehalem . )
   • Для всех тех опытных пользователей памяти производительности на этом сайте,
   • дает представление о том, как работают кэши и какие размеры имеют значение при выборе ПК

Примечание редактора: Это вторая часть документа Ульриха Дреппера «Что каждый программист должен знать о памяти». Те, кто не читал первую часть, вероятно, захотят начать там. Это хороший материал, и мы еще раз благодарим Ульриха за то, что он позволил нам опубликовать его.

Длинная статья может также помочь понять, почему кэши были перемещены в модуль процессора (в отличие от старых дней, описанных cwrea в комментарии выше, о которых лучше забыть).

Обновление: ссылка на
старую статью по разгону, которую я ранее не включал, потому что она не относится к масштабированию кэша L2. Интересно прочитать в контексте моих комментариев другой ответ здесь (автор hanleyp ).

Intel Celeron всегда основывался на тех же ядрах, что и семейства более быстрых процессоров, с той лишь разницей, что кэш-память второго уровня была вдвое меньше, частота шины была снижена, а тактовые частоты были ниже. Что касается кеша, то нет способа вернуть его урезанную половину, однако, с точки зрения частот, разгон спасает и позволяет значительно ускорить недорогие процессоры., Не так давно, следуя по стопам Pentium 4, семейство процессоров Celeron приобрело ядро ​​Northwood 0,13 микрона. Первыми процессорами Celeron на его основе стал Celeron 2.0 ГГц. Как мы и ожидали, их оказалось очень легко разогнать. Частота их ядра может быть увеличена до частоты самых быстрых моделей Pentium 4, что составляет примерно 3 ГГц. И только урезанный кэш L2 128 КБ не позволяет Celeron побить все рекорды разгона.

Нет, нет и да, в таком порядке

Этот вопрос помечен как ответивший, но я хотел бы добавить больше информации о кеше:

При одинаковом ядре увеличение объема кэш-памяти второго уровня обычно повышает производительность между двумя аналогичными процессорами в зависимости от того, какое программное обеспечение запущено. Например, если вы используете программное обеспечение, оптимизированное для наименьшего размера кэша, то добавление большего количества кэша не сильно улучшит производительность. Но если программное обеспечение помещается в больший кеш, а не в меньший, то вы увидите значительное улучшение производительности.

Если вы сравниваете разные ядра, особенно от разных производителей процессоров, то это не обязательно так. Различия в кеше включают в себя протокол когерентности (поддержание синхронизации всего кеша между собой и памятью) и (я не могу думать о техническом термине в данный момент), является ли кеш зеркальным на следующем уровне или уникальным для уровня кеша. _Кэш, безусловно, делает компьютер быстрее. Процессоры работают значительно медленнее без кеша.

В ответе упоминается еще одна сторона кеша: кеш стоит производителям ЦП: чем больше кеш, тем больше площадь поверхности кремния, чем больше кристалл, тем меньше выход, тем больше затрат на производство кремния.

Зачем кэш в процессоре

Кэш (Cache)

Кэш — это временное хранилище для данных посещенного сайта.

В кэше сохраняются:

· Изображения — логотипы, картинки, фоны и т. д.;

Зачем нужен кэш?

Сохранение данных веб-страниц на компьютере, вместо их повторной загрузки, помогает экономить время открытия веб-сайтов в браузере. Также используется меньше данных, что особенно полезно для мобильных пользователей с ограниченными тарифными планами. Ваш телефон не должен загружать каждое изображение и веб-страницу несколько раз, поскольку он может восстановить данные из кэша. Но сохранение данных происходит не только в браузере и для веб-страниц.

Как работает кэш?

Когда вы открываете веб-страницу, браузер кэширует эти данные: загружает картинки, текст на ваш компьютер. Когда вы заходите на сайт снова, эти данные уже находятся на вашем компьютере или устройстве. При повторном заходе на сайт, если веб-страница не изменилась, браузер загружает файлы из кэша, а не заново скачивает из Интернета.

Типы использования кэша

Сервер кэширования: выделенный сетевой сервер или служба, действующая как сервер или веб-сервер, который сохраняет веб-страницы или другой интернет-контент локально. Кэш-сервер иногда называют прокси-кэшем.

Дисковый кэш: содержит недавно прочитанные данные и, возможно, смежные области данных, которые, вероятно, будут доступны в ближайшее время. Некоторые диски кэшируют данные в зависимости от того, как часто они читаются. Часто читаемые блоки хранения называются горячими блоками и автоматически отправляются в кэш.

Кэш-память: кэш-память процессора часто связана непосредственно с процессором и используется для кэширования часто используемых инструкций. Кэш-память оперативки намного быстрее, чем кэш-память на диске, но кэш-память процессора намного быстрее, чем кэш-память оперативки, потому что она находится так близко к процессору.

Флэш-кэш: временное хранение данных на микросхемах флэш-памяти — часто с использованием твердотельных накопителей — для выполнения запросов данных быстрее, чем это было бы возможно, если бы кэш находился на традиционном жестком диске или его части.

Постоянный кэш: учитывается фактическая емкость хранилища, где данные не теряются в случае перезагрузки или сбоя системы. Резервная батарея используется для защиты данных или данные сбрасываются в динамической оперативной памяти с резервным питанием от батареи в качестве дополнительной защиты от потери данных.

Алгоритмы кэша

Алгоритм кэширования — это подробный список инструкций, который указывает, какие элементы следует отбрасывать в кэш.

Наименее часто используемые (Least Frequently Used — LFU). Данный алгоритм основывается на отслеживании частоты доступа к записи. При использовании алгоритма кэширования LFU запись с наименьшим счетом удаляется первой. Этот метод используется не так часто, так как он не учитывает элемент, который изначально имел высокую скорость доступа, а затем долго не использовался.

Давно неиспользованные (Least Recently Used — LRU): этот алгоритм кэширования хранит недавно использованные элементы в верхней части кэша. При каждом обращении к новому элементу LRU помещает его в верхнюю часть кэша. Когда лимит кеша будет достигнут, элементы, к которым давно не обращались, будут удалены, начиная с нижней части кэша. Это может быть дорогостоящим алгоритмом, поскольку он должен содержать «биты возраста», которые точно показывают, когда к элементу обращались. Кроме того, когда алгоритм кэширования LRU удаляет элемент, «возрастной бит» изменяется для всех других элементов.

Последние использованные (Most Recently Used — MRU): этот алгоритм кэширования, в отличии от предыдущего, удаляет самые последние использованные элементы в первую очередь. LRU ориентируется на время: здесь чем старше элемент, тем он меньше используется и удаляется в первую очередь. MRU — наоборот, чем старше элемент, тем чаще к нему обращаются, и в первую очередь здесь удаляются последние использованные элементы, так как они меньше всего использовались. Таким образом, LRU удаляет самые неиспользуемые элементы — самые старые, а в MRU удаляет самые новые.

Кэш адаптивной замены (Adaptive Replacement Cache — ARC): этот алгоритм использует оба вышеуказанных, чтобы наилучшим способом использовать доступный кэш.

Использование при тестировании

Проблемы с Кэшем

Несмотря на то, что кэш позволяет сохранять время и данные, он может быть искаженным и иногда приносить больше вреда, чем пользы.

Вирус может скачать себя в кэш браузера, заражая весь ваш компьютер.

Файлы могут сильно устареть, если кэш не очищается автоматически, а это означает, что просматриваемые страницы могут быть неактуальными или даже вызывать ошибки.

Один из частых вопросов разработчика на баг это: “А ты кэш почистил?”. Не забывайте очищать кэш перед воспроизведением бага.

Кэш может занимать гигабайты данных. Учитывая, что компьютеры и телефоны имеют очень ограниченный размер хранилища. Кэш всех видов должен очищаться по необходимости.

Очистка кэша

Удалить кэш в браузере можно через опцию «Очистить историю».

Одна из самых известных и используемых программ – Ccleaner. Программа очищает операционную систему от неиспользуемых временных файлов, кэш интернет-браузеров со всей историей просмотров страниц.