Для чого потрібна кеш-пам’ять

Для чого потрібна кеш-пам'ять

Кеш-пам’яттю прийнято іменувати вбудовану в процесор пам’ять, що відрізняється високою швидкістю, і застосовується для тимчасового збереження найбільш часто використовуваних даних.

Інструкція

Необхідність у використанні кеш-пам’яті пояснюється різницею у швидкості обміну інформацією між процесором і різними розділами пам’яті комп’ютера. Робота будь-якого додатку починається з перенесення необхідних даних з відносно повільного жорсткого диска в ОЗП (оперативну пам’ять комп’ютера) у розділ динамічного довільного доступу. Звідти вони можуть бути передані в кеш-пам’яті L2 (пам’ять другого рівня), що розташовується в мікросхемі процесора або на спеціалізованій окремій мікросхемі SRAM, що володіє високою швидкістю передачі і знаходиться поряд з процесором. Нарешті, сама використовувана інформація може бути перенесена в кеш-пам’яті L1 (пам’ять першого рівня), що представляє із себе виділений розділ процесора.

Розміри кеш-пам’яті першого рівня становлять усього близько 128 Кб, другого рівня-уже 512 Кб. Для порівняння, розмір оперативної пам’яті може становити 1 Гб.

Виконання будь-якої команди відбувається за певною схемою:

- Аналіз даних регістрів інформації;

- Сканування даних кеш-пам’яті першого рівня;

- Перевірка інформації кеш-пам’яті другого рівня;

- Аналіз даних оперативної пам’яті;

- Звернення до пам’яті жорсткого диска.

Час, що витрачається процесором на отримання необхідних даних, знаходиться в прямій залежності від місця збереження інформації. Так, звернення до кеш-пам’яті першого рівня займає від 1 до 3 циклів, другого рівня — від шести до дванадцяти циклів, а до оперативної пам’яті — десятки, а в деяких випадках — сотні циклів.

Особливу роль кеш-пам’ять грає в процесі роботи серверів, тому що трафік «процесор-пам’ять» досягає в цих випадках значних значень.

Структура кеш-пам’яті також служить завданням скорочення розриву між параметрами швидкості процесорів, що зростають на 50 відсотків щорічно, і швидкості обміну даними з оперативною пам’яттю, показники зростання яких складають всього 5 відсотків. Логічними кроками в цьому напрямку представляються ведуться розробки третього і четвертого рівнів кеш-пам’яті. Іншим можливим напрямом розвитку може стати перехід до програмного управління кеш-пам’яттю.