La talpyklos atmintis Jis ne visada buvo procesoriuje. Tiesą sakant, senesni procesoriai jo neturėjo. Vėliau atsirado moduliai, panašūs į šiandieninius RAM modulius, leidžiantys pasirinktinai pridėti talpyklą, kad būtų pagerintas procesoriaus našumas, panašiai kaip buvo pridedami matematiniai koprocesoriai arba FPU.
Dabartiniuose mikroprocesoriuose talpyklos atmintis buvo integruotas į patį lustą, dabar beveik neatsiejama jų dalis ir turi kelis lygius, kad būtų galima iš jos gauti daugiau naudos. Šioje pamokoje sužinosite daugiau apie šio tipo atmintį ir jos svarbą.
Kas yra talpykla?
Prieš pradėdamas aiškinti, kas yra talpyklos atmintis, norėčiau labai trumpai apibendrinti. kaip veikia CPU, kad galėtumėte geriau suprasti jo našumą. Paprastai tariant, centrinis procesorius yra ne kas kita, kaip „skaičiuotuvas“, kuris apdoroja operacijų seriją su duomenų bitais.
Būtent programinė įranga, programa, nurodys, kokius skaičiavimus turėtų atlikti centrinis procesorius. Programą sudaro duomenų ir instrukcijų seka. Visi šie duomenys ir instrukcijos saugomi antrinė atmintis (kietasis diskas) bus nusiųstas į pagrindinę (pirminę) atmintį. Iš ten juos užfiksuos centrinis procesorius ir įves į savo vidinę atmintį. Instrukcija nurodys, ką centrinis procesorius turėtų daryti su duomenimis. Pavyzdžiui, tai gali būti sudėties instrukcija. Taip vykdoma programinė įranga…
Trumpai tariant, ankstyvieji kompiuteriai naudojo vieną lėtos atminties lygį (tam tikros rūšies ROM arba magnetinę atmintį), iš kurios buvo galima gauti šias instrukcijas ir duomenis. Tačiau procesoriams tobulėjant ir greitėjant, dėl šios atminties lėtumo atsirado didelių kliūčių. Štai kodėl tarp procesoriaus ir antrinės atminties buvo įvesta greita buferinė atmintis: RAM (SDRAM).
Nepaisant to, procesorius toliau vystėsi greičiau nei pačios operatyviosios atminties greitis, sukurdamas dar vieną kliūtį. Todėl buvo sukurta kita, daug greitesnė atmintis, arčiau procesoriaus ir išdėstyta tarp operatyviosios atminties ir procesoriaus: talpykla (SRAM).
Antrinė atmintis yra pigi, todėl galite įsigyti didelės talpos atmintį už gerą kainą. RAM atveju ji yra greitesnė, bet ir brangesnė nei antrinė atmintis. Štai kodėl pagrindinės atminties talpos nėra tokios didelės. Jei eisime žemyn, susidursime su podėlio atmintimi, kuri yra dar brangesnė ir todėl turi labai mažą talpą. Taip pat yra registrai, taip pat itin brangūs ir riboti...
Dėl šios talpyklos atminties procesoriaus branduoliai gali būti maitinami daug greičiau, todėl latencijos ir pralaidumas RAM veikia taip, kad ne tiek paveiktų procesoriaus našumą. Tai būdas pateikti šiuos duomenis ir instrukcijas daug lokaliau ir greičiau... Kitaip tariant, kad jie būtų labiau „po ranka“.
Šiais laikais antrinės atminties pagerėjimas reiškė didelį šuolį. Turiu omenyje naująją SSD arba kietojo kūno kietieji diskaiTačiau jie vis tiek yra lėtesni nei RAM, todėl šie kiti lygiai vis tiek yra būtini.
Talpyklos lygiai šiuolaikiniame procesoriuje
Šiuolaikiniame procesoriuje yra ne vienas talpyklos lygis, o keli lygiai. Paprastai jų būna nuo 2 iki 4. lygiai arba lygiai (L):
- LLC (paskutinio lygio talpykla)Tai paskutinis podėlio atminties lygis, t. y. tas, kuris yra „arčiausiai“ RAM, turintis didžiausią skaičių procesoriuje. Tai gali būti L4, L3 arba L2, priklausomai nuo lygio. Pavyzdžiui, dabartiniuose „Intel“ ir AMD procesoriuose tai yra L3. Ši atmintis gali siekti kelis megabaitus ir yra unifikuota, tai reiškia, kad joje saugomi ir duomenys, ir instrukcijos. Paprastai šio tipo atmintį dalijasi visi branduoliai, jei jų yra keli. Pavyzdžiui, jei yra L3 ir L2, L2 gali būti skirtas tik vienam branduoliui arba dalijamasi dviem branduoliams, o L3 maitintų juos visus.
- L1 talpyklaŠi talpykla yra greitesnė nei ankstesnė ir yra dar arčiau valdymo bloko, kad galėtų greičiau gauti informaciją ir siųsti ją vykdymo blokams. Skirtingai nuo aukštesnių lygių, L1 turi mažesnę talpą, ir tai yra normalu, nes kuo žemesni lygiai, tuo mažesnė talpa. Tačiau ryškiausias skirtumas yra tas, kad daugelyje procesorių ji nėra suvienodinta kaip kiti lygiai. Šiuo atveju ji yra padalinta į L1I ir L1D, tai yra, tik instrukcijoms ir tik duomenims.
Kodėl tai svarbu?
Na, šiuo metu jau susidarysite įspūdį, kodėl tai pagerina spektaklisPraktinis pavyzdys padės jums tai labai gerai suprasti. Įsivaizduokite, kad jūs (centrinis procesorius) turite gauti įrankius (instrukcijas ir duomenis), reikalingus darbui (programai) atlikti.
Tai ne tas pats turėti įrankiai saugykloje (antrinėje atmintyje), nei laikyti juos garaže (RAM) arba turėti juos po ranka (talpykloje). Jei turėsite eiti į parduotuvę ar garažą, tai užtruks daug ilgiau, nei jei galėsite juos paimti šalia. Ne visada taip yra. Kai pirmą kartą prireiks instrukcijos ar duomenų, turėsite eiti į kambarį ar garažą, kad juos gautumėte. Tačiau kai juos paimsite ir turėsite šalia, kitą kartą, kai jų prireiks, būsite daug efektyvesni.
CPU, per a paieškos ir klaidų sistema Jis visada pirmiausia ieškos instrukcijų ir duomenų L1 atmintyje. Jei įvyks gedimas, ieškos L2 atmintyje, o jei ir jos nėra, ieškos L3 atmintyje (jei ji yra). O jei taip pat įvyks gedimas, jis neturės kito pasirinkimo, kaip tik ieškoti RAM atmintyje, o tai užtruks daugiau takto ciklų. Tačiau jei jam pavyks, prieiga bus daug greitesnė. Atminkite, kad prieiga prie L1 atmintyje trunka mažiau ciklų nei prie L2 atmintyje, o L3 atmintyje savo ruožtu prireiks mažiau ciklų nei prie LXNUMX atmintyje ir taip toliau.
Toks ir yra podėlio tikslas – sumažinti atminties prieigos delsą. Aš tvirtinu, kad... daug ką apibendrinant kaip tai veikia. Bet iš esmės taip jūsų programos ir žaidimai veikia daug greičiau.