Efectul memoriei cache a procesorului de viteza computerului

Memoria cache-ul joacă un rol important. Fără ea, de la o frecvență mare de ceas a procesorului nu ar fi de nici un folos. Cache vă permite să folosiți calculatorul orice, chiar și memoria „lent“, fără a aduce prejudicii substanțiale pentru performanțele sale.

Faptul că un cache a procesorului, cum funcționează și ce impact are asupra vitezei computerului, cititorul va învăța de la acest articol.

Ce este un procesor de memorie cache

Rezolvarea oricărei probleme, procesorul computerului primește de la blocuri de memorie informațiile necesare. Tratarea acestora, se stochează rezultatele de calcul și primește următoarele blocuri pentru prelucrare. Acest lucru continuă până când sarcina este finalizată.

Toate aceste operațiuni sunt efectuate la viteză foarte mare. Cu toate acestea, chiar și cel mai rapid RAM este mai lent orice „pe îndelete“ procesor. Fiecare citi informații de la ea și să se întoarcă înregistrarea ei consumatoare de timp. În medie, viteza de operare de memorie de 16 - 17 ori viteza procesorului mai mic.

În ciuda acestui dezechilibru, procesorul nu este inactiv, și nu se așteaptă la fiecare timp de memorie „probleme“ sau „acceptă“ date. El lucrează aproape întotdeauna la viteza maximă. Și toate datorită cache-ul său.

procesor de memorie Cache - o memorie mică, dar foarte rapid. Acesta este construit în procesor și este un fel de tampon, netezirea întreruperi în schimbul de date cu memoria principală mai lentă. Memoria cache-ul este adesea numit de memorie Scratchpad.

Memoria cache este necesară nu numai pentru a egaliza dezechilibrul ratei. Procesorul procesează datele în bucăți mai mici decât cele în care sunt stocate în memorie. Prin urmare, cache-ul joacă, de asemenea, rolul unui spațiu pentru a „reambala“ și stocarea temporară a informațiilor înainte de a trece-l la procesor, și returnează rezultatele de prelucrare în memorie.

Memoria cache procesor dispozitiv

Sistemul procesor cache este format din două blocuri - o memorie cache controler și de fapt, cele mai multe cache.

controlerul de memorie cache

În cazul în care nucleul CPU se referă la controler pentru unele date, el verifică dacă datele din memoria cache. Dacă da, nucleul dat imediat informațiile din memoria cache (există o așa-numită a lovit cache).

În caz contrar, kernel-ul trebuie să aștepte primirea de date dintr-o memorie lentă. Situația când cache-ul nu este nevoie de date, numit un cache dor.

sarcina controlorului - pentru a vă asigura că ratări cache apar cât mai rar posibil, și în mod ideal - că acestea nu au existat.

dimensiunea memoriei cache procesor în comparație cu dimensiunea de RAM incomensurabil mici. Acesta poate fi doar o mică parte dintr-o copie a datelor stocate în memoria RAM. Dar, în ciuda acestui fapt, controlerul permite memoriei cache nu rateaza de multe ori. Eficacitatea funcționării sale este determinată de mai mulți factori:

• mărimea și structura memoriei cache (mai multe resurse are la dispoziție controler, cea mai mică probabilitatea de ratări cache);

• eficacitatea algoritmului prin care operatorul determină ceea ce este nevoie de informații procesor data viitoare;

• complexitatea și numărul de sarcini rezolvate simultan procesorului. Cu cât este mai complex sarcina, iar mai multe dintre ele, cu atât mai mult controler „greșit“.

procesor Cache

Memoria cache a procesorului sunt realizate sub forma unor circuite de memorie statică (Engl Static Random Access Memory, abreviat -. SRAM). În comparație cu alte tipuri de memorie, memorie statică are o viteză foarte mare.

Pentru prima dată, dimensiunea memoriei cache de 8 KB a fost construit în procesor Intel i486 în 1989

Cu toate acestea, această rată de asemenea, depinde de cantitatea de un anumit cip. Cea mai mare volumul de cip, cu atât mai dificil de a oferi o viteză mare de lucru.

Având în vedere funcția specificată, memoria cache a procesorului sunt realizate sub forma mai multor blocuri mai mici, numite niveluri. În cele mai multe procesoare a folosit un sistem de memorie cache cu trei niveluri.

• Memoria cache a primului nivel sau L1 (de la nivelul engleză -. Level) - foarte mici, dar cel mai rapid si cel mai important cip de memorie. Nici unul dintre procesor, volumul său nu depășește câteva zeci de kilobytes. Acesta funcționează fără întârzieri. Acesta conține date care este cel mai frecvent utilizat de către procesor.

Cantitatea L1 în cipuri de memorie procesor, de obicei egal cu numărul de nuclee l. Fiecare nucleu are acces numai la L1 lui cip.

• Memoria cache de-al doilea nivel (L2) este cache L1 ușor mai lent, dar, de asemenea, volumul său mai semnificative (câteva sute de kilobytes). Acesta servește pentru stocarea temporară a informațiilor importante, care cererea probabilitatea este mai mică decât informațiile din L1.

• Memoria cache al treilea nivel (L3) - chiar mai mult volum, dar circuitul de memorie mai lent. Cu toate acestea, este mult mai rapid RAM. Dimensiunea acesteia poate fi de câteva zeci de megabytes. Spre deosebire de L1 și L2, este comun pentru toate nucleele procesorului.

Nivelul L3 servește pentru stocarea temporară a datelor importante, cu o probabilitate relativ scăzut de cerere, și pentru a asigura o interacțiune între un nuclee de procesare.

Există, de asemenea, unele procesoare cu o memorie cache cu două niveluri. Ei L2 combină funcțiile de L2, și L3.

Efectul memoriei cache a procesorului de viteza computerului

În cazul în care cererea pentru furnizarea de date către kernel, controlerul de memorie arată mai întâi pentru ei în primul cache de nivel, apoi - într-un cache al doilea și al treilea nivel.

Conform statisticilor, cache-ul de la primul nivel al oricărui procesor modern oferă până la 90% hit-uri cache. Al doilea și al treilea nivel - chiar și 90% din ceea ce a mai rămas. Doar aproximativ 1% din toate cererile termina rateaza procesorul cache.

Acești indicatori se referă la sarcini simple. Cu o creștere a sarcinii pe cache-ul procesorului trece aproape crește.

Eficacitatea cache procesor minimizează viteză de impact de RAM asupra performanței computerului. De exemplu, computerul va funcționa la fel de bine cu RAM 1066 MHz și 2400 MHz. Ceteris paribus diferența de performanță în cele mai multe aplicații nu va depăși 5%.

Încercarea de a evalua eficacitatea cache, utilizatorii de multe ori a căuta răspunsuri la următoarele întrebări:

Ce structura cache este mai bine: de două sau trei niveluri?

cache pe trei nivele este mai eficient.

Pentru a determina cât de mult L3 afectează funcționarea procesorului, site-ul lui Tom experiment de hardware a fost realizat. Acesta constă în procesoare X4 performanță de măsurare Athlon II și Phenom II X4. Ambele procesoare sunt echipate cu nuclee identice. Acesta diferă de prima numai în absența celui de al doilea cache L3 și cea mai mică frecvență de ceas.

Citarea frecvența ambelor procesoare la aceeași cifră, sa constatat că prezența cache L3 îmbunătățește performanța procesorului Phenom cu 5,8%. Dar această medie. În unele aplicații, a fost aproape de zero (software-ul de birou), în altele - a ajuns la 8% sau mai mult (jocuri de calculator 3D, și alte archivers.).

Cum dimensiunea memoriei cache de pe performanța procesorului?

Estimarea mărimea cache-ului, va trebui să ia în considerare caracteristicile procesorului și gama de probleme rezolvate de către aceasta.

Cache procesor dual-core rar depășesc 3 MB. Mai ales, în cazul în care frecvența de ceas sub 3 GHz. Producătorii sunt conștienți de faptul că o creștere suplimentară a dimensiunii cache-ul procesorului nu va aduce o creștere a performanței, dar crește în mod semnificativ valoarea sa.

Un alt lucru de mare cu 4, 6 sau 8 miyadernye procesoare. Unele dintre ele (de exemplu, Intel Core i7) suportă Hyper Threading, care prevede executarea simultană a mai fiecărui nucleu de două probleme. Desigur, potențialul acestor procesoare nu poate fi deschis cu un cache mic. Prin urmare, este o creștere de până la 15 sau chiar 20 MB este destul de justificată.

In procesoare Intel, algoritmul de umplere cache este construit pe așa-numitul circuitul inclusive când conținutul cache de nivel superior (L1, L2) duplicat complet sau parțial în cache de nivel inferior (L3). Acest lucru este într-o anumită măsură, reduce volumul util al spațiului său. Pe de altă parte, circuitul efectul pozitiv inclusive asupra interacțiunii dintre un nucleu de procesor.

cache-ul intern Volumul Intel Xeon a unor modele de procesoare de server
Aceasta se ridică la 37,5 MB

În general, experimentele arată că, în medie, impactul dimensiunea „acasă“ procesor cache pe performanță este în termen de 10%, și este destul de posibil pentru a compensa, de exemplu, de înaltă frecvență.

procesoare multi-core cu memorie cache mare nevoie de pe computere proiectate pentru a efectua aplicații multi-threaded rezolva simultan mai multe provocări.

Acest lucru este deosebit de important pentru servere cu trafic intens. În unele servere vysokonagruzhaemyh si supercalculatoare furnizate chiar instalarea cache al patrulea nivel (L4). Acesta este fabricat ca chips-uri separate, care sunt conectate la placa de bază.

Cum se cunoaște dimensiunea cache-ului procesorului?

Există programe speciale care oferă informații detaliate despre procesorul computerului, inclusiv memoria cache. Una dintre ele este programul CPU-Z.

Programul nu necesita instalare. După lansarea sa nevoie pentru a merge la tab-ul „Caches“ (a se vedea. Imagine).

Acest ecran arată că procesorul verificat are o memorie cache de trei niveluri. L3 dimensiunea memoriei cache este de 3 MB, L2 - 512 KB (256x2), L1 - 128 KB (32x2 + 32x2).

Fie că este posibil să se mărească memoria cache a procesorului?

După cum sa menționat deja într-una din revendicările precedente, posibilitatea de a crește cache procesor este furnizat în unele servere si supercalculatoare prin conectarea la placa de bază.

La domiciliu sau birou de calculatoare în care acest lucru nu este posibil. Memoria cache-ul este o parte internă a procesorului, are o foarte mică dimensiuni fizice și nu poate fi înlocuit. Și pe placi de baza conventionale nu au conectori pentru cache de memorie suplimentară.

compararea serviciului online a caracteristicilor de procesoare. Este un tabel de comparație, care poate fi, în același timp, adăuga până la 4 procesoare, prin selectarea acestora din lista (disponibilă pentru circa 2 mii. Procesoare Intel si AMD).

Serviciul permite un mod convenabil de a compara performanța procesoarelor în testele sintetice, numărul de nuclee, structura de frecvență și cache, tipurile acceptate de memorie, viteza de autobuz, precum și alte caracteristici lor.

Această bază de date conține specificații detaliate de procesoare Intel și AMD. Acesta conține specificații de aproximativ 2 mii de procesoare desktop, mobile și server, începând cu primele Pentiums și Athlone la cele mai noi modele.

Informația este organizat în ordine alfabetică și va fi util pentru oricine care este interesat de calculatoare.

Tabelul conține informații cu privire la aproape 2 mii. Procesoarele și va fi foarte util pentru oameni care sunt interesați de calculator „de fier“. Poziția fiecărui procesor într-un tabel determinată de nivelul performanței sale în testele sintetice (aranjate în ordine descrescătoare).

Pentru mai multe informații cu privire la orice procesor, pur și simplu faceți clic pe numele său.

Tehnologie și instrucțiuni utilizate în procesoare

Oamenii evaluate, de obicei, de numărul de nuclee de procesare, viteza de ceas, dimensiunea memoriei cache și a altor indicatori, rareori acordând o atenție tehnologiei acceptă.

Unele dintre aceste tehnologii sunt necesare numai pentru locuri de muncă specifice în „acasă“ cu greu computerul vreodată nevoie. Prezența celuilalt este o condiție prealabilă pentru programele de lucru necesare pentru utilizarea de zi cu zi.

În cazul în care abrevierile SSE, MMX, AVX, te SIMD ce nu vorbește și v-ar dori să se uite în materie, informațiile conținute în acest document va fi un ajutor bun.

Cum se verifică stabilitatea procesorului

Verificarea o stabilitate a procesorului este rareori necesară. De obicei, acest lucru este necesar atunci când achiziționează un calculator, CPU overclocking (overlokinge), în cazul unor defecțiuni cu computerul, precum și în alte cazuri.

Acest articol descrie modul de a verifica CPU folosind programul Prime95, care, potrivit multor experți și overclockeri, este cel mai bun mijloc pentru acest scop.

Cum să știe care procesorul este instalat în calculator

Numele modelului este de obicei aplicat de către producător direct la procesor. Deci, dacă acesta nu a fost încă instalat în soclul plăcii de bază și care nu este acoperită de sistemul de răcire de sus, pentru a obține informațiile necesare, de marcajele de pe capac.

Ei bine, în cazul în care procesorul este deja în unitatea de sistem, găsit modelul său în mai multe moduri. Unele dintre ele funcționează numai în Windows. Altele - sunt potrivite pentru cazurile în care lipsesc Windows pe computer sau nu pornește.