Kaj je predpomnilnik l1, l2 in l3 in kako deluje?

Ste že slišali za predpomnilnike L1, L2 in L3 ? Zagotovo da, vendar če niste prepričani, kaj te ravni predpomnilnika dejansko pomenijo, bomo v tem članku poskušali vse razložiti po svojih najboljših močeh. Od zdaj naprej boste lažje razumeli pomnilniške lastnosti procesorja.

Že zdaj boste vedeli, da je ena najpomembnejših komponent računalnika njegov pomnilnik, seveda govorimo o pomnilniku RAM, tistem, kjer so naloženi vsi programi in operacijski sistem, tako da jih uporablja procesor ali potreba po dostopu do diska težko.

RAM je veliko hitrejši od trdega diska, predvsem od mehanskih pogonov. Vendar je še vedno hitrejši pomnilnik v našem računalniku, natančneje znotraj našega procesorja, in to je pomnilnik predpomnilnika, kar bomo videli danes.

Kazalo vsebine

Kaj je predpomnilnik pomnilnika CPU-ja

Prva stvar, ki jo bomo morali vedeti, je, kaj je predpomnilnik na splošno. Kot smo že rekli, znotraj osebnega računalnika obstaja več vrst pomnilnika in natančno bo predpomnilnik pomnilnika najhitrejši od vseh.

Nivo skladiščenja

Za začetek bomo imeli v prvem koraku primarno shranjevanje, ki so nedvomno trdi diski. V njih so vsi podatki shranjeni trajno, iz njega operacijski sistem naredi funkcionalen PC. Gre za najpočasnejši pomnilnik, od približno 150 MB / s na trdem disku (mehanski trdi disk) do impresivnih 3.500 MB / s najhitrejših SSD diskov na trgu.

Drugič, imeli bomo pomnilnik z naključnim dostopom ali RAM. Gre za manjši trdi pomnilnik, ki ni sposoben trajno shranjevati podatkov in deluje kot prehod med trdi disk in procesor. V DDR4 ponuja hitrost večjo od 30.000 MB / s. Pomnilnik se imenuje tudi DRAM (Dynamic RAM), ker ga je treba nenehno posodabljati, da se ne izgubijo informacije.

Tretja stopnja, najhitrejša

In končno pridemo do tistega na vrhu, predpomnilnika. Gre za zelo majhen pomnilnik, ki je nameščen znotraj lastnega mikroprocesorja in tipa SRAM (statični RAM). Izdelava je veliko dražja od običajnega RAM-a in lahko hrani podatke, ne da bi se stalno posodabljali.

Dejstvo, da je nameščen v procesorju, mu je najbližje procesna jedra, in zato mora biti hitro prekleto. Pravzaprav doseže hitrosti več kot 200 GB / s in zamude približno 10 ali 11 ns (nanosekunde). Pomnilnik predpomnilnika je zadolžen za shranjevanje navodil, ki jih bo procesor takoj obdelal, tako da lahko do njih dostopa čim hitreje.

Pomnilnik predpomnilnika je razdeljen na več stopenj, od tega vsaka hitreje, manjše in bližje procesorju. Procesorji imajo trenutno skupno tri stopnje pomnilnika predpomnilnika. Preden se lotimo tega, si na hitro poglejmo, kako deluje predpomnilnik.

Kako deluje predpomnjenje

Morda ga ne poznate, vendar imajo praktično vse zunanje naprave in elementi računalnika svoj predpomnilnik, na primer sami trdi diski, tiskalnik in seveda grafični procesorji grafičnih kartic. In funkcija vseh, vključno s funkcijo CPU-ja, bo enaka.

Kot vemo, je računalnik "pameten" zahvaljujoč operacijskemu sistemu in njegovim programom. Vsak od teh programov je ustvarjen iz programskega jezika, kar je nato niz navodil, ki jih je treba v CPU-ju pravilno izvajati. Pravimo na urejen način, ker je prav na tej točki smiselno določiti različne ravni skladiščenja.

Podatki se na trde diske shranijo fiksno, a ker so tako počasni in so "tako daleč" od CPU-ja, se prej naložijo v pomnilnik RAM, veliko hitrejše shranjevanje in se uporabljajo samo za programe, ki so v obratovanju.

Pomnilniški krmilnik pride v poštev

Vendar še vedno ni dovolj, ker so današnji CPU-ji tako hitri in sposobni izvesti milijone operacij vsako sekundo na vsakem jedru, vstopi predpomnilnik. Znotraj CPU-ja je pomnilniški krmilnik, ki je v osnovi tisto, kar se je prej imenovalo severni most ali severni most in je bil čip, nameščen na matični plošči. No, ta pomnilniški krmilnik je zdaj znotraj procesorja in je zadolžen za sprejemanje navodil, ki se bodo izvajali iz pomnilnika RAM, in tudi vrnitev rezultatov cikla obdelave.

Obstajata pa tudi dve vrsti avtobusov, ki skrbijo za komunikacijo CPU s pomnilnikom RAM, imenujemo jih podatkovna vodila in naslovna vodila:

• Podatkovna vodila: v bistvu so skladbe, po katerih krožijo podatki in navodila. Na voljo bo podatkovna vodila, ki medsebojno komunicirajo RAM, predpomnilnik in jedra. Področje naslova: je neodvisen kanal, kjer CPU zahteva pomnilniški naslov, na katerem se nahajajo podatki. Navodila so shranjena v pomnilniških celicah, ki imajo naslov, in RAM, predpomnilnik in CPU morata vedeti, da poiščeta zadevne podatke.

L1, L2 in L3 predpomnilnika

Do zdaj že približno razumemo, kako pomnilnik deluje v računalniku in kako deluje predpomnjenje. Vedeti pa moramo, da je znotraj CPU predpomnilnika L1, L2 in L3, zdi se neverjetno, da se nekaj tako majhnega prilega prav? Za te tri stopnje pomnilnika predpomnilnika ustreza hierarhija hitrosti in seveda zmogljivosti.

L1 predpomnilnik

Predpomnilnik L1 je najhitrejša konfiguracija, tista, ki je najbližje jedrom. Ta shrani podatke, ki jih bo CPU takoj uporabil, zato so hitrosti okoli 1150 GB / s, latenca pa le 0, 9 ns.

Velikost tega pomnilnika predpomnilnika znaša približno 256 KB, čeprav bo odvisno od moči (in stroškov) procesorja manj ali več, pravzaprav imajo procesorji Workstation, kot je Intel Core i9-7980 XE, nekaj 1152 KB skupaj.

Ta predpomnilnik L1 je razdeljen na dve vrsti, predpomnilnik podatkov L1 in predpomnilnik navodil L1, prvi je zadolžen za shranjevanje podatkov, ki jih je treba obdelati, drugi pa shranjuje podatke o izvedeni operaciji (seštevanje, odštevanje, množenje, itd.).

Poleg tega ima vsako jedro svoje predpomnilnike L1, tako da če imamo 6-jedrni procesor, bomo imeli 6 predpomnilnikov L1 razdeljenih na L1 D in L1 I. V Intelovih procesorjih ima vsak 32 KB, v Procesorji AMD so na L1 I tudi 32 KB ali 64 KB. Seveda se bodo razlikovale glede na kakovost in moč, kot vedno.

L2 predpomnilnika

Naslednji, ki ga bomo našli, bo predpomnilnik L2 ali nivo 2. Ta ima večjo zmogljivost shranjevanja, čeprav bo nekoliko počasnejša, približno 470 GB / s in 2, 8 ns zakasnitve. Velikost pomnilnika se običajno giblje med 256 KB in 18 MB. Že vidimo, da gre za znatne zmogljivosti za hitrosti, s katerimi upravljamo.

Navodila in podatki so shranjeni v njej in jih bo CPU kmalu uporabil, zato v tem primeru ni razdeljen na navodila in podatke. Imamo pa predpomnilnik L2 za vsako jedro, vsaj tako je pri najbolj relevantnih procesorjih. Za vsako jedro je običajno 256, 512 ali do 1024 KB.

L3 predpomnilnika

Končno bomo našli predpomnilnik L3, ki ima na procesorskem čipu zanj namenjen prostor. To bo največja in tudi najpočasnejša, govorimo o več kot 200 GB / s in 11 ns zakasnitve.

Trenutno bo vreden procesor imel vsaj 4 MB predpomnilnika L3, videti pa je mogoče tudi pogone do 64 MB. L3 je običajno razporejen na približno 2 MB na jedro, vendar recimo, da ni znotraj vsakega jedra, zato obstaja podatkovna vodila za komunikacijo z njimi. Solventnost in hitrost CPU-ja sta v veliki meri odvisna od tega vodila in samega pomnilnika RAM-a, zato Intel dobi svojo moč od AMD-ja.

Kako vedeti predpomnilnike L1, L2 in L3 mojega procesorja

No, eden najhitrejših načinov za poznavanje teh informacij je prenos orodja CPU-Z, ki je popolnoma brezplačno in vam bo zagotovilo zelo popolne informacije o vašem CPU-ju. Tudi tri ravni in količina prostora za vsako. Lahko ga prenesete z njegove uradne spletne strani.

Znamko in model lahko postavite tudi v brskalnik in se odpravite na stran proizvajalca, čeprav ponavadi ponujajo le podatke o predpomnilniku L3. Seveda v vsem našem pregledu procesorjev podajamo popolne informacije o predpomnilniku vsakega procesorja in primerjamo njegovo zmogljivost.

Zamuda, širina vodila in pomanjkanje predpomnilnika

Razumeli smo, da se podatki pretakajo s trdega diska v procesno jedro skozi vse ravni pomnilnika. Če procesor najprej poišče naslednje navodilo za obdelavo v pomnilniku predpomnilnika, bi moral sistem kakovosti vedeti, kako pravilno locirati podatke glede na njihov pomen, da čim bolj zmanjša čas dostopa do njih, kar imenujemo zakasnitev.

Zakasnitev je torej čas, ki je potreben za dostop do podatkov iz pomnilnika. Daljše in počasnejše, višje zamude in daljši procesor bo moral počakati na naslednje navodilo. Tako, če navodilo ni v predpomnilniku pomnilnika, ga mora procesor iskati neposredno v pomnilniku RAM-a, kar imenujemo pomanjkanje predpomnilnika ali predpomnilnika, to je takrat, ko pride do počasnejšega računalnika.

Za hitrost je velikega pomena tudi širina vodila, saj označuje zmožnost prenosa večjih blokov podatkov iz pomnilnika v procesor. Tako CPU kot RAM imata 64 bitov, toda funkcija Dual Channel lahko to zmogljivost podvoji na 128 bitov, tako da ima prenos med temi elementi večjo zmogljivost.

Sklep o predpomnilniku L1, L2 in L3

Vedno veliko gledamo na število jeder in hitrost procesorja, jasno je, da v veliki meri določa skupno hitrost le-tega. Toda element, ki ga včasih običajno ne upoštevamo, je pomnilnik predpomnilnika in je ključnega pomena, ko gre za zmogljiv procesor.

Na primer 6-jedrni procesor s 4 ali 16 MB predpomnilnika L3 bo zelo pomemben, ko gre za merjenje njegove zmogljivosti, še posebej, če imamo več odprtih programov. Torej, od zdaj naprej si dobro oglejte ta razdelek, ko se odločite za nakup procesorja, saj ni vse odvisno od frekvence.

Na to temo imamo več zanimivih vadnic, zato jih tukaj pustimo:

Priporočamo tudi naša posodobljena navodila za strojno opremo:

Upamo, da so vam bili vsi ti podatki koristni, če želite izvedeti več o procesorjih in pomnilniku predpomnilnika. Če imate vprašanja, nam jih lahko postavite v polju za komentar. Se vidimo v naslednji vadnici!