Kas yra l1, l2 ir l3 talpyklos ir kaip tai veikia?

Ar kada nors girdėjote apie talpyklas L1, L2 ir L3 ? Tikrai taip, bet jei nesate tikri, ką iš tikrųjų reiškia šie talpyklos lygiai, šiame straipsnyje pabandysime viską paaiškinti kiek įmanoma geriau. Nuo šiol jūs geriau suprasite procesoriaus atminties ypatybes.

Jūs jau žinosite, kad vienas iš svarbiausių kompiuterio komponentų yra jo atmintis, mes, žinoma, kalbame apie RAM atmintį - tą, kur visos programos ir operacinė sistema yra įkeliamos taip, kad jas naudotų procesorius arba jos turėtų turėti prieigą prie disko. sunku.

RAM yra daug greitesnis nei kietasis diskas, ypač nei mechaniniai. Tačiau vis tiek mūsų kompiuteryje, ypač procesoriuje, yra spartesnė atmintis, ir tai yra laikinoji atmintis, kurią mes matysime šiandien.

Turinio rodyklė

Kokia yra centrinio procesoriaus laikinoji atmintis

Pirmas dalykas, kurį turėsime žinoti, kas apskritai yra talpykla. Kaip jau minėjome, asmeniniame kompiuteryje yra keletas atminties tipų ir būtent talpyklos atmintis bus greičiausia iš visų.

Sandėliavimo lygiai

Norėdami pradėti, pirmiausia turėsime pirminę saugyklą, kuri, be abejo, yra standieji diskai. Juose visa informacija yra saugoma visam laikui, iš jos operacinė sistema padaro funkcinį kompiuterį. Tai lėčiausia atmintis - nuo maždaug 150 MB / s HDD (mechaniniame kietajame diske) iki įspūdingų 3 500 MB / s greičiausių SSD diskų rinkoje.

Antra, turėsime laisvosios kreipties atmintį arba RAM. Tai yra mažesnė kietojo kūno atmintis, kuri nėra pajėgi nuolat saugoti duomenų ir veikia kaip vartai tarp kietojo disko ir procesoriaus. DDR4 siūlo didesnį nei 30 000 MB / s greitį. Atmintis taip pat vadinama DRAM (dinamine RAM), nes ją reikia nuolat atnaujinti, kad neprarastumėte informacijos.

Trečias lygis, greičiausias

Ir pagaliau prieiname prie viršuje esančios talpyklos. Tai labai maža atmintis, įdiegta jo paties mikroprocesoriaus ir SRAM (Static RAM) tipo. Gamyba yra daug brangesnė nei įprasta operatyvioji atmintis, be to, ji gali laikyti duomenis nuolat nenaujant.

Įdiegimas procesoriaus viduje daro jį arčiausiai procesoriaus šerdies, todėl jis turi būti greitai smerkiamas. Tiesą sakant, jis pasiekia daugiau nei 200 GB / s greitį, o latencijos yra maždaug 10 ar 11 ns (nanosekundės). Laikinoji atmintis yra atsakinga už instrukcijų, kurias nedelsiant apdoros centrinis procesorius, saugojimą, kad ji galėtų jomis naudotis kuo greičiau.

Savo ruožtu laikinoji atmintis yra padalinta į kelis lygius, kiekvienas greitesnis, mažesnis ir arčiau procesoriaus. Šiuo metu procesorių viduje yra trys talpyklos atminties lygiai. Prieš įsigilindami į tai, trumpai apžvelkime, kaip veikia talpykla.

Kaip veikia talpyklos kaupimas

Galbūt to nežinote, tačiau praktiškai visi kompiuterio periferiniai įrenginiai ir elementai turi savo talpyklos atmintį, pavyzdžiui, patys kietieji diskai, spausdintuvas ir, žinoma, grafikos plokščių GPU. Ir visų jų, įskaitant centrinį procesorių, funkcija bus ta pati.

Kaip žinome, kompiuteris yra „protingas“ operacinės sistemos ir jos programų dėka. Kiekviena iš šių programų yra sukurta iš programavimo kalbos, kuri, savo ruožtu, yra instrukcijų rinkinys, kurį reikia tinkamai vykdyti CPU. Mes sakome tvarkingai, nes būtent šiuo metu prasminga nustatyti skirtingus saugojimo lygius.

Duomenys fiksuotu būdu saugomi standžiajame diske, tačiau kadangi jie yra tokie lėti ir yra „taip toli“ nuo procesoriaus, jie prieš tai įkeliami į RAM atmintį, daug greitesnę atmintį ir naudojami tik toms programoms, kurios yra veikia.

Įsijungia atminties valdiklis

Tačiau to vis dar nepakanka, nes šiandieniniai procesoriai yra tokie greiti ir sugeba atlikti milijonus operacijų kiekvieną sekundę kiekviename branduolyje, talpykla įvedama. CPU viduje yra atminties valdiklis, kuris iš esmės buvo tas, kuris anksčiau buvo vadinamas šiauriniu tiltu arba šiauriniu tiltu ir buvo lustas, sumontuotas pagrindinėje plokštėje. Na, šis atminties valdiklis dabar yra procesoriaus viduje ir yra atsakingas už tai, kad iš RAM paimtų instrukcijas, kurios bus vykdomos, taip pat už apdorojimo ciklo rezultatų grąžinimą.

Tačiau taip pat yra dviejų tipų magistralės , atsakingos už procesoriaus ryšį su RAM atmintimi. Jie vadinami duomenų magistralėmis ir adresų magistralėmis:

• Duomenų magistralė: iš esmės tai takeliai, kuriuose cirkuliuoja duomenys ir instrukcijos. Bus duomenų magistralė, bendraujanti su RAM, talpykla ir šerdimis. Adresų magistralė: tai yra nepriklausomas kanalas, kuriame centrinis procesorius prašo atminties adreso, kuriame yra duomenys. Instrukcijos saugomos atminties ląstelėse, kurios turi adresą, ir RAM, laikinoji atmintis ir centrinis procesorius turi tai žinoti, kad rastų nagrinėjamus duomenis.

L1, L2 ir L3 talpyklos

Iki šiol mes jau beveik suprantame, kaip saugojimas veikia asmeniniame kompiuteryje ir kaip talpyklos kaupimas. Bet mes turime žinoti, kad procesoriaus viduje yra talpykla L1, L2 ir L3, atrodo neįtikėtina, kad kažkas tokio mažo tinka tiek, kiek tinka? Šie trys talpyklos atminties lygiai atitinka greičio ir, žinoma, talpos hierarchiją.

L1 talpyklos atmintis

L1 talpykla yra greičiausia konfigūracija, artimiausia šerdims. Tai saugo duomenis, kuriuos tuoj pat panaudos centrinis procesorius, todėl spartos yra apie 1150 GB / s, o delsos tik 0, 9 ns.

Šios talpyklos atminties dydis iš viso yra apie 256 KB, nors, atsižvelgiant į procesoriaus galią (ir kainą), ji bus mažesnė ar didesnė, iš tikrųjų tokie darbo vietos procesoriai, kaip „ Intel Core i9-7980 XE“, turi keletą Iš viso 1152 KB.

Ši L1 talpykla yra padalinta į du tipus: L1 duomenų talpyklą ir L1 komandų talpyklą. Pirmoji yra atsakinga už tvarkomų duomenų saugojimą, o antroji saugo informaciją apie atliktiną operaciją (sudėjimas, atimtis, daugyba, tt).

Be to, kiekvienas branduolys turi savo L1 talpyklas, taigi, jei turėsime 6 branduolių procesorių, turėsime 6 L1 talpyklas, padalytas į L1 D ir L1 I. „Intel“ procesoriuose kiekvienas jų yra 32 KB, o AMD procesoriai taip pat yra 32 KB arba 64 KB „L1 I“. Žinoma, kaip visada, jie skirsis atsižvelgiant į kokybę ir galią.

L2 talpyklos atmintis

Kitas rasime L2 arba 2 lygio talpyklą. Tai turi daugiau atminties talpos, nors ji bus šiek tiek lėtesnė, apie 470 GB / s ir 2, 8 ns latencija. Saugyklos dydis paprastai svyruoja nuo 256 KB iki 18 MB. Jau matome, kad jie yra dideli greičiai, kuriuos mes valdome.

Instrukcijos ir duomenys yra saugomi jame ir netrukus bus naudojami procesoriuje, o šiuo atveju jis nėra suskirstytas į instrukcijas ir duomenis. Bet mes turime L2 talpyklą kiekvienam branduoliui, bent jau taip yra su aktualiausiais procesoriais. Kiekvienoje šerdyje paprastai yra 256, 512 arba iki 1024 KB.

L3 talpyklos atmintis

Galiausiai rasime L3 talpyklą, kuriai skirta skirta vieta procesoriaus luste. Tai bus didžiausias ir lėčiausias, mes kalbame apie daugiau nei 200 GB / s ir 11 ns delsos.

Šiuo metu vertas procesorius turės bent 4 MB L3 talpyklos, o diskai gali būti iki 64 MB. Paprastai L3 pasiskirsto maždaug 2 MB kiekvienoje šerdyje, bet sakykime, kad jo nėra kiekvienoje šerdyje, todėl su jais yra duomenų magistralė. Centrinio procesoriaus mokumas ir greitis didžiąja dalimi priklauso nuo šios magistralės ir pačios RAM atminties, o štai „Intel“ savo galią gauna iš AMD.

Kaip žinoti mano procesoriaus talpyklą L1, L2 ir L3

Na, vienas iš greičiausių būdų sužinoti šią informaciją yra atsisiųsti „CPU-Z“ įrankį, kuris yra visiškai nemokamas ir suteiks jums labai išsamią informaciją apie jūsų CPU. Net trys lygiai ir kiekvieno saugyklos kiekis. Galite atsisiųsti iš savo oficialiosios svetainės.

Jūs taip pat galėjote įdėti modelį ir modelį į naršyklę ir patekti į gamintojo puslapį, nors jie paprastai pateikia tik informaciją apie L3 talpyklą. Be abejo, visose mūsų procesorių apžvalgose pateikiame išsamią informaciją apie kiekvieno procesoriaus talpyklą ir įvertiname jo veikimą.

Latencija, autobusų plotis ir talpyklos trūkumas

Mes supratome, kad duomenys perduodami iš kietojo disko į apdorojimo branduolį per visus atminties lygius. Kai procesorius pirmiausia ieško kitos apdorojamos instrukcijos, yra talpyklos atmintyje, kokybės sistema turėtų žinoti, kaip teisingai nustatyti duomenis pagal jų svarbą, kad būtų kuo mažiau prieigos prie duomenų, vadinamų latencija..

Vėlavimas yra laikas, kurio reikia prieigai prie duomenų iš atminties. Tolimesnis ir lėtesnis, didesnis latencija ir ilgesnis procesorius turės laukti kitos instrukcijos. Taigi, kai instrukcijos nėra talpyklos atmintyje, procesorius turi jos ieškoti tiesiogiai RAM atmintyje, tai vadinama talpyklos trūkumu arba praleista talpykla, tai yra tada, kai patiriamas lėtesnis kompiuteris.

Magistralės plotis taip pat turi didelę reikšmę greičiui, nes tai žymi galimybę perkelti didesnius duomenų blokus iš atminties į centrinį procesorių. Tiek CPU, tiek RAM yra 64 bitai, tačiau „ Dual Channel“ funkcija gali dvigubai padidinti šią talpą iki 128 bitų, kad perdavimas tarp šių elementų būtų didesnis.

Išvada apie L1, L2 ir L3 talpyklos atmintį

Mes visada daug žiūrime į branduolių skaičių ir procesoriaus greitį, aišku, kad tai daugiausia lemia bendrą jo greitį. Bet elementas, į kurį kartais paprastai neatsižvelgiama, yra talpyklos atmintis, ir jis yra būtinas norint turėti galingą procesorių.

Pavyzdžiui, turintys 6 branduolių procesorių su 4 arba 16 MB L3 talpyklos, bus labai reikšmingi vertinant jo našumą, ypač kai turime keletą atvirų programų. Taigi nuo šiol gerai apsvarstykite šį skyrių, kai nuspręsite įsigyti procesorių, nes ne viskas priklauso nuo dažnio.

Turime įdomesnių vadovėlių šia tema, todėl paliekame juos:

Taip pat rekomenduojame atnaujintus aparatinės įrangos vadovus:

Tikimės, kad visa ši informacija jums buvo naudinga, norint daugiau sužinoti apie procesorius ir talpyklos atmintį. Jei turite klausimų, galite jų paklausti komentarų laukelyje. Iki susitikimo kitame vadove!