Procesor na komputerze jest jednym z głównych komponentów, bez którego nic nie zadziała. Jego zadaniem jest odczytanie informacji i przesłanie jej do innych komponentów powiązanych z płytą główną. Procesor składa się z kilku elementów, a jedną z nich jest pamięć podręczna procesora.

Pamięć cache

Pamięć podręczna procesora to jeden z komponentów wpływający na wydajność, a raczej na jej wielkość, poziom i wydajność. Ten parametr był od dawna używany w produkcji procesorów, co świadczy o jego przydatności. Oto, co jest w pamięci podręcznej w prostych słowach. Jeśli używasz języka programowania, pamięć podręczna to pamięć z superszybką wymianą danych, której zadaniem jest przechowywanie i przesyłanie informacji tymczasowych. Wyzwalacze, na których zbudowany jest bufor pamięci procesora, składają się w całości z tranzystorów. Jednak tranzystory mają właściwość zajmowania dużej ilości miejsca, w przeciwieństwie do pamięci RAM, składającej się z kondensatorów. W związku z tym istnieją znaczne trudności, które ograniczają ilość pamięci. Mimo tak niewielkiej ilości pamięć podręczna procesora jest dość kosztowną opcją. Ale jednocześnie taka struktura ma taką samą jakość, prędkość. Wyzwalacze, które leżą u podstaw, nie wymagają regeneracji, ale ich przejście z jednego stanu do drugiego następuje z minimalnym opóźnieniem. Jest to wskaźnik, który pozwala buforowi procesora pracować na jego częstotliwościach.


Początkowo pamięć podręczna została umieszczona na płycie głównej. Teraz znajduje się pamięć podręczna procesorana samym CPU, co znacznie skraca czas dostępu do niego.

Cel

Jak wcześniej opisano, głównym zadaniem pamięci podręcznej procesora jest buforowanie danych i ich tymczasowe przechowywanie. Zapewnia to dobrą wydajność podczas korzystania z aplikacji w razie potrzeby. Aby lepiej opisać proste słowa, że ​​jest to taka pamięć podręczna i jej zasada działania, możesz narysować analogię z urzędem. Pamięć RAM pełni rolę półki z plikami, gdzie księgowy przychodzi od czasu do czasu, aby pobrać potrzebne pliki, a na biurku księgowego znajduje się pamięć podręczna. Na biurku księgowego znajdują się rzeczy, z którymi wielokrotnie się kontaktował. Te rzeczy leżą tylko na stole, ponieważ wymagają szybkiego dostępu do nich. Pozycje te są okresowo dołączane do danych, które zostały usunięte z półki. Kiedy te dane stają się niepotrzebne, wracają do szafy. Ta manipulacja pozwala wyczyścić pamięć podręczną, przygotowując ją do nowych danych.


Zatem okazuje się, że CPU sprawdza swoją obecność w pamięci podręcznej przed żądaniem danych z pamięci RAM. Oto, co ta pamięć podręczna zawiera w prostych słowach.

Poziomy pamięci

Większość współczesnych procesorów przedstawia kilka poziomów pamięci podręcznej. Często są ich dwa lub trzy: L1 L2 cache L3. Pierwszy poziom pamięci podręcznej ma właściwość szybkiego dostępu do rdzenia procesora, pracującego na tych samych częstotliwościach, co procesor. Odgrywa również rolę bufora między procesorem a pamięcią komputerową drugiego poziomu. Pamięć podręczna L2 ma mocniejsze dane, które niestety zmniejszają jej prędkość. Jego zadaniem jest zapewnienie przejścia od pierwszego do drugiegotrzeci poziom. Ponieważ na każdym poziomie szybkość pracy spada, pamięć podręczna mikroprocesora trzeciego poziomu ma jeszcze wolniejszą prędkość dostępu. Jednak jego szybkość dostępu jest bardziej wydajna, w przeciwieństwie do standardowej pamięci RAM. W poprzednich wersjach pamięć podręczna różnych poziomów znajduje się w jądrze, ale pamięć podręczna L3 jest przeznaczona dla całego procesora.

Niezależny

Urządzenie pamięci podręcznej składa się z kilku poziomów i kategorii. Mikroprocesory dla serwerów i komputerów mają trzy niezależne pamięci podręczne: zbiór instrukcji, danych i skojarzony bufor transmisji. Właśnie dlatego pamięć operacyjna jest podzielona na trzy poziomy.

Zestaw instrukcji

Zestaw instrukcji, pamięć podręczna jest wymagana do załadowania kodu maszynowego, ale co to jest? Kod maszynowy można nazwać systemem poleceń określonej maszyny do obliczeń, interpretowanym przez centralny procesor tego komputera. Każdy program napisany w języku maszynowym jest wykonywany w postaci kodu binarnego za pomocą tej skompilowanej instrukcji maszyny. Nawet ten proces można nazwać "opodem" - kodem binarnym. Co sprawia, że ​​pamięć podręczna zawiera instrukcje? Ten rodzaj pamięci podręcznej jest w stanie wykonać tylko określone zadanie w postaci operacji na danych. Oznacza to, że pamięć podręczna zawiera zestaw instrukcji, z których każdy zajmuje się "pracą". Może to być obliczenie, przejście od jednego do drugiego lub kopiowanie. Każda instrukcja maszyny zawiera dwa typy operacji: proste i złożone. Kiedy jedna z tych operacji jest wykonywana, dekoduje je w kolejności dla nichurządzenia, do których są przeznaczone.

Pamięć podręczna danych

Pamięć podręczna danych służy do przechowywania informacji wymaganych przez procesor znacznie częściej niż pamięć RAM. Z powodu niewielkiej ilości pamięci podręcznej procesora przechowywane są tam tylko często żądane informacje. Jednak lokalizacja tego rodzaju pamięci, czyli na procesorze, pozwala skrócić czas zapytania, minimalizując go. Większość współczesnych procesorów wykorzystuje pamięć podręczną o rozmiarze do 16 megabajtów, ale w procesorach zaprojektowanych dla serwerów maksymalna pamięć podręczna procesora osiąga 20 megabajtów i więcej.

Powiązany bufor tłumaczenia

Ten typ jest używany w pamięci podręcznej w celu przyspieszenia procesu przesyłania danych z pamięci wirtualnej do fizycznej. Pamięci asocjacyjne mają ustalony zestaw rekordów. Każdy z tych rekordów przechowuje informacje o przesyłaniu danych z pamięci wirtualnej do fizycznej. W przypadku braku takich informacji procesor samodzielnie odnajduje drogę i pozostawia dane na jego temat, ale zajmuje dużo więcej czasu niż wykorzystanie już zapisanych danych.

Niepowodzenia w pracy

Podobnie jak typy pamięci podręcznej, błędy dzielą się również na trzy kategorie. Pierwszy rodzaj nazywa się instrukcją odczytu pamięci podręcznej. To wywołuje duże opóźnienie, ponieważ procesor zajmuje dużo czasu, aby załadować wymaganą instrukcję pamięci. Czytanie z pamięci podręcznej danych ma również awarie. W przeciwieństwie do pierwszego przypadku błędy odczytu danych nie są zbyt powolne, ponieważ inne instrukcje nie dotyczą żądaniamogą kontynuować swoją pracę. Z kolei żądany zasób zostanie poddany przetwarzaniu w pamięci głównej.

Zapis do pamięci podręcznej danych również nie kończy się niepowodzeniem bez awarii. Luki w zapisie nie zabierają dużo czasu, ponieważ można je po kolei umieścić. Pozwala to na pracę z innymi instrukcjami, bez przerywania całego procesu. Odpis z ukończoną kolejką jest jedyną przeszkodą w normalnej pracy procesora.

Warianty chybione

Pierwszy typ błędu o nazwie "Przymusowe chybienia" jest wyświetlany tylko wtedy, gdy adres jest wymagany po raz pierwszy. Koryguje to postanowienie do poprzedniej próbki, która może być sprzętem lub oprogramowaniem. Awaria Przepuszcza pojemność jest wywoływana ze względu na ostateczny rozmiar pamięci podręcznej, która nie zależy od pamięci asocjacyjnej lub rozmiaru linii. Nie ma zrozumienia pełnej lub prawie pełnej pamięci podręcznej, ponieważ jej linie są w stanie zajętości. Nowa linia pamięci podręcznej może zostać utworzona, gdy zostanie wykorzystany dowolny zajęty. Konflikt nie trafia, jak widać z tytułu, błąd powstały w wyniku konfliktu. Dzieje się tak, gdy procesor prosi o dane, które pamięć podręczna już zastąpiła.

Adres rozgłoszeniowy i jego warianty

Większość zainstalowanych komputerów procesorów opiera się na pewnym rodzaju pamięci wirtualnej. Oznacza to, że każdy program wykonany na komputerze rozpoznaje swój uproszczony adres, który określa unikalny kod i dane należące wyłącznie do tego programu. Wirtualna przestrzeń adresowa jest tworzona tak, aby każdy program mógł z niej korzystać, a niezależy od położenia w pamięci fizycznej.
W związku z wirtualnego transmisji fizycznej pamięci (RAM), takie zabiegi są przeprowadzane szybko. Proces adresów transmisji

generator adresów wysyła do pamięci jednostki sterującej adres fizyczny, ale po kilku cyklach całości. Funkcja ta nazywa się „opóźnienie”.

określenie „nałożeniem” proces ten może być uważany za jeden adres fizyczny mieć wiele wirtualny. Procesory odtworzyć je w określonym porządku, który kontroluje program. Jednak, aby spełnić tę opcję, należy zadać sprawdzanie jedną kopię z kopią, która jest w pamięci podręcznej.

środowisko adres wirtualny jest podzielony na stałe wielkości bloków pamięci, który odpowiada początek adresu ich wielkości. Funkcja ta nazywa się „Wyświetlacz”.

, a ich skrzynek hierarchii

, Obecność kilku współdziałających buforuje - jedno z kryteriów najnowocześniejszych procesorów. Procesory obsługujące równoległe instrukcje, dostępu do informacji przez przenośnik, czytania instrukcji, proces transmisji adresów fizycznych i wirtualnych instrukcji do czytania. metoda pracy przenośnika ułatwia podział zadań między trzy oddzielne kэshamy, dzięki czemu można uniknąć konfliktu z dostępu. To miejsce w hierarchii nazywa się „Specialized cache” i procesy mają taką funkcję Harvard architektury. Intensywność uderza i retencji - jest jednym z głównych problemów związanych z pracą z sverhoperatyvnoypamięć. Faktem jest, że im więcej pamięci podręcznej i jej procent trafienia, tym więcej będzie opóźnienia. Często, aby zoptymalizować pracę i rozwiązać ten konflikt, stosuje się poziom buforów używanych do buforowania się. Plus system poziomów polega na tym, że działają one w sekwencji wzrostu. Po pierwsze, pierwszy poziom pamięci komputera, który jest szybki, ale z małą głośnością, ustawia szybkość procesora na jego częstotliwości. W przypadku awarii pierwszego poziomu procesor przechodzi do pamięci podręcznej drugiego poziomu, który ma większą objętość, ale mniejszą prędkość. To trwa, dopóki procesor nie odbierze odpowiedzi na żądanie RAM. Ta pozycja w hierarchii nazywa się "Pamięć podręczna wielopoziomowa". Unikalne lub wyłączne pamięci podręczne mają właściwość przechowywania danych tylko na jednym określonym poziomie. Widok obejmujący może przechowywać informacje na kilku poziomach superaktywnej pamięci, umieszczając je w metodzie kopiowania. Poziom hierarchii, nazywany "śladami pamięci podręcznej", eliminuje pracę dekodera, ponieważ promuje szybkie ładowanie instrukcji, redukując transfer ciepła przez procesor. Jego główną cechą jest możliwość zapisywania zdekodowanych danych. Przechowywane instrukcje są podzielone na dwie grupy: ścieżki dynamiczne i bloki podstawowe. W niektórych przypadkach można zbudować trasę dynamiczną na kilku bazach, pogrupowanych razem. W ten sposób ścieżka dynamiczna jest w stanie przechowywać przetworzone bloki danych.