Bộ nhớ cache là gì và nó dùng để làm gì?

Bộ nhớ cache là một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhất của bộ xử lý và nó là dữ liệu luôn được cung cấp bởi các nhà sản xuất. Chắc chắn bạn đã từng tự hỏi bộ nhớ cache là gì và nó dùng để làm gì, để cố gắng giải quyết những nghi ngờ này, chúng tôi đã chuẩn bị bài viết này trong đó chúng tôi cố gắng giải thích nó theo cách rất đơn giản và dễ hiểu. Mục tiêu của bài viết này không phải để đi sâu vào các khái niệm liên quan trong hệ thống bộ nhớ này mà là giải thích nó một cách rõ ràng và dễ hiểu.

Chúng tôi khuyên bạn nên đọc hướng dẫn thú vị nhất của chúng tôi:

• Bộ xử lý tốt nhất trên thị trường. Bo mạch chủ tốt hơn. Bộ nhớ RAM tốt hơn. Ổ SSD tốt nhất trên thị trường.

Bộ nhớ cache: khái niệm và hoạt động

Trước khi xem bộ nhớ cache là gì, chúng ta cần phải hiểu rõ về cách bộ xử lý hoạt động trong máy tính của chúng ta, bằng một cách rất đơn giản, chúng ta có thể tóm tắt nó bằng cách nói rằng nó lấy dữ liệu cần thiết để làm việc từ bộ nhớ RAM. Khi bộ xử lý cần truy cập thông tin để thực hiện các tác vụ của mình, thông tin này được yêu cầu từ RAM, cung cấp cho bộ xử lý nhanh nhất có thể. Quá trình này không phải là tức thời, nhưng phải mất một thời gian, nó chỉ mất vài nano giây, nhưng, mặc dù chúng ta dường như không có gì, nó thực sự là một thế giới và trong khi bộ xử lý đang chờ, cơ hội để thực hiện các tính toán và thao tác khác bị mất.

Để giải quyết vấn đề này, bộ nhớ đệm đã được tạo, đây không phải là một lượng nhỏ bộ nhớ trong bộ xử lý, mục đích của bộ nhớ đệm là giúp bộ xử lý truy cập thông tin nhanh nhất có thể. Bộ nhớ đệm nằm bên trong bộ xử lý nên thông tin phải di chuyển rất ít để đến nơi được xử lý, vì vậy thời gian cần thiết để truy cập nó ít hơn nhiều so với trường hợp RAM.

Dung lượng của bộ nhớ này rất nhỏ so với RAM, một PC cao cấp hiện tại có thể có RAM 32GB trở lên nhưng dung lượng bộ nhớ cache tối đa thường nằm trong khoảng từ 6MB đến 20MB. Điều này cũng quan trọng vì thời gian cần thiết để truy cập dữ liệu trong bộ nhớ tỷ lệ thuận với lượng dữ liệu đó. Do đó, chúng ta có quyền truy cập vào bộ đệm nhanh hơn nhiều so với truy cập vào RAM và nó cũng gần hơn và dữ liệu phải di chuyển ít khoảng cách hơn.

Bộ đệm của bộ xử lý được tổ chức theo nhiều cấp độ, hầu hết các bộ xử lý hiện tại có ba cấp bộ nhớ này, đó là bộ đệm được gọi là bộ đệm L1, L2 và L3. Bộ đệm L1 nằm trong lõi xử lý và nhanh nhất, ngược lại, số lượng của nó rất hạn chế vì thường là tối đa 32 KB. Dữ liệu nhỏ nhất và thường xuyên nhất được lưu trữ trong bộ đệm này.

Tiếp theo, chúng ta có bộ đệm L2 nằm ngoài lõi, nhưng rất gần với bộ nhớ cache này, dung lượng của bộ nhớ này thường khoảng 256 KB và tốc độ thứ hai. Cuối cùng, chúng ta có bộ đệm L3 xa nhất từ ​​lõi và chậm nhất, ưu điểm của nó là dung lượng cao hơn nhiều và có thể đạt 4-20 MB hoặc thậm chí nhiều hơn trong trường hợp bộ xử lý chuyên nghiệp có nhiều lõi.

Tóm tắt và kết luận cuối cùng

Tóm lại và kết luận chúng ta có thể nói rằng bộ đệm của bộ xử lý là giải pháp cho vấn đề hiệu năng hệ thống bộ nhớ, đây là nhiệm vụ tăng tốc các bài đọc và ghi rằng bộ xử lý cần phải làm trên hệ thống bộ nhớ chính để đạt được hiệu năng tổng thể cao hơn của hệ thống. Đó là một bộ nhớ nằm bên trong bộ xử lý với số lượng rất nhỏ, nhưng điều cực kỳ quan trọng là nó phải hoạt động bình thường.