CPU Cache oz. Procesorski predpomnilnik

Ko slišite besedo računalniški spomin, se najbrž spomnite na delovni spomin ali pa trde diske. Mogoče tudi VRAM, ki ga najdemo v grafičnih karticah. Vendar obstaja še eden tip spomina, ki je neverjetno hiter in nujno potreben za hitro delovanje računalnikov, ki smo jih vajeni danes. To je tako imenovani CPU Cache oz. CPU Predpomnilnik

CPU Cache? Kaj je to?

CPU Cache je poseben tip spomina, ki je neposredno vgrajen v procesor. Mogoče ste se vprašali, zakaj bi sploh potrebovali dodaten spomin, saj imamo na voljo več kot dovolj delovnega spomina RAM, vendar temu seveda ni tako. Medtem ko je prenos podatkov iz začasnega spomina (RAM) v dolgotrajen spomin (HDD) dovolj hiter za obe smeri, je za delovanje procesorja ta prepočasen, saj so se z leti procesorji izboljšali in postali hitrejši, kot njihovi predniki. Posledično so potrebe branja, ki jim delovni spomin zadostuje, povečali za ogromne mere. Zato bi v primeru neuporabe tega, procesor moral čakati na ukaze, ki bi jih prinesel RAM, kar bi mi, kot uporabniki, občutili pri upočasnitvi delovanja računalnika oz. zakasnitve ukazov pri klikih.

DRAM, SRAM

Za razliko od delovnega spomina, ki je imenovan DRAM oz. Dyamic RAM (slo. Dinamičen RAM) je predpomnilniški spomin tipa SRAM oz. Static RAM (slo. statičen RAM). Slednji je dražji, veliko dražji od običajnega delovnega spomina in zavzame več prostora, vendar je posledično veliko hitrejši, saj ne potrebuje konstantnega osveževanja podatkov, kot smo tega vajeni. Če primerjamo samo količino spomina med procesorjem in delovnim spominom, je razlika gromozanska. Povprečen procesor bo imel nekaj 10 MB, da MB spomina, medtem ko bo imela povprečna RAM tablica nekaj GB oz. več 10GB(1 GB=1024 MB).

Dostopanje, L1, L2, L3 Cache

Ko procesor dostopa do začasnega spomina (RAM), shrani to vsebino v svoj predpomnilnik in nato uporabi napredne in zahtevne algoritme, ki predvidevajo kakšna bo naslednja vsebina, ki jo bomo dostopali, ki tudi pridobi iz začasnega delovnega pomnilnika. Ker ta predvidevanja niso popolna, ima procesor problem, ki ga imenujemo Cache Misses. S tem izrazom opišemo obnašanje procesorja, ko išče vsebino v lastnem pomnilniku, te ne najde, zato preide na sistemski pomnilnik (RAM), ki stvari upočasni. Ker se procesorji razvijajo vse bolje, so njihovi algoritmi prav tako izboljšani in se odločajo mnogo bolje, glede shranjevanja v spomin. Število samih zadetkov se giblje nekje do 80%, kar pomeni, da v teh odstotkih procesor deluje samo v področju svojega predpomnilnika in ne po sistemskemu. Glede na samo delovanje, seveda ni presenetljivo, da je večje število predpomnilnika boljše, ki ga pri podjetju Intel in AMD  označujejo kot L3 Cache.

Na voljo sta seveda še L2 in L1 predpomnilnika, ki sta v primerjavi z L3 še hitrejša, kjer je L1 najhitrejši, zato posledično še manjša.

Če vas zanima kako so procesorji izdelali si to lahko ogledate tukaj.

Viri:
Extreme Tech
Wikipedia
-YouTube

Komentarji
Ivan Srbič

Ivan Srbič

Že od nekdaj se je ukvarjal z računalniki in ker je hotel znanje še izpopolniti se trenutno izobražuje na FERI. V prostem času pa piše članke, ki jih lahko preberete tukaj.
Ivan Srbič

Latest posts by Ivan Srbič (see all)

Ivan Srbič

Že od nekdaj se je ukvarjal z računalniki in ker je hotel znanje še izpopolniti se trenutno izobražuje na FERI. V prostem času pa piše članke, ki jih lahko preberete tukaj.