זיכרון מטמון, מה זה? ? איך זה עובד ? מה לגבי L1, L2 ו-L3

בשנים האחרונות, פיתוח מעבדי המחשב האיץ את unprecedentedly. כל שנה, חברות מתחילות לייצר מעבדים עם טכנולוגיות מדויקות יותר המגיעות לשבעה ננומטר. מבחינת המעבדים, לא רק מהירות המעבד ורמת הדיוק של הייצור הם הקריטריונים הקובעים את חוזק המעבד, קיים גם מטמון.

לקבלת מידע נוסף אודות המעבדים והמפרטים שלהם, באפשרותך לסקור את המאמרים הקודמים שלנו:

ייתכן ששמעת אודות זיכרון המטמון כאשר עיינת במפרטים של כל מעבד מחשב. בדרך כלל, אנו לא מקדישים תשומת לב רבה למטמון, וגם הם אינם מייצגים את המפרטים הבולטים ביותר בפרסום תאגידי עבור המעבדים שאתה מציע. אך עד כמה חשוב מטמון המעבד וכיצד הוא פועל?

מהו מטמון המעבד?

במילים פשוטות, המטמון הוא רק סוג מהיר מאוד של זיכרון אחסון. אתה יודע, ישנם סוגים מרובים של אחסון במחשב. ישנם התקני אחסון בסיסיים וקבועים כגון דיסקים HDD או SSD, אשר מאחסנים את החלק העיקרי של הנתונים כגון מערכת ההפעלה ואת כל התוכניות בתוך.

כמו כן, הוא מעוניין באיל, הידוע כ-RAM, שהוא הרבה יותר מהיר מדיסקי האחסון הבסיסיים ומאחסן בו נתונים באופן זמני ולא לצמיתות.

לבסוף, ל-CPU יש יחידות זיכרון מהירות ומהירות יותר הנקראות מטמונים.

באפשרותך לסקור את המאמרים שלנו על דיסק אחסון ram ומטמונים:

כאשר אנו מנסים לסווג את סוגי הזיכרונות במחשב בהתבסס על מהירויות שלהם, אנו נמצא את זיכרון האחסון בראש הרשימה, שהוא המהיר ביותר והוא חלק מהמעבד שבו העיבוד השונים של הזמנות וחישובים מתרחשים.

מטמון הוא RAM סטטי, אך בהשוואה לזיכרון ה-ram הסינכרוני (SDRAM) הדינאמי של המחשב, הוא הרבה יותר מהיר, והוא יכול לשמור נתונים מבלי שיהיה צורך לעדכן אותו באופן מתמיד, והופך אותו לאידיאלי לשימוש כמטמון CPU.

כיצד פועל המטמון?

אתה יודע, תוכניות מחשב שונות מתוכננות כערכה של קוד, וקוד זה מנוהל על-ידי ה-CPU. כאשר אתה מפעיל תוכנית, לומד תוכנה אלה חייב לבצע את דרכם מתוך הנפח הבסיסי של דיסק האחסון למעבד. אבל איך התהליך הזה עובד?

הקוד נטען בתחילה ונשלח מדיסק האחסון ל-RAM ולאחר מכן נשלח אל ה-CPU כדי לבצע אותו.  בימים אלה, המעבדים יכולים לבצע מספר עצום של קוד לשניה. אבל כדי לנצל את מלוא כוחה, המעבד צריך לגשת לזיכרון במהירות גבוהה. זיכרון RAM אינו מהיר מדי כדי לשמור על קשר עם המעבד במתן קוד. מכאן הצורך זיכרון מהיר יותר והנה מגיע התפקיד של המטמון.

בקר הזיכרון מקבל נתונים מהראם ושולח אותו למטמון. בהתאם ל-CPU במחשב, מסוף זה יכול להיות על שבבים בגשר הצפוני של לוח האם או בתוך המעבד עצמו.

המטמון לאחר מכן מבצע את הקוד ברציפות בתוך ה-CPU ומהר מאוד יכול לשמור על קשר עם המעבד ולספק אותו עם הקוד ברצף כדי לבצע אותו. דרך היררכיה מדויקת.

רמות מטמון: L1, L2 ו-L3

מטמון ה-CPU מחולק לשלוש רמות עיקריות: L1, L2 ו-L3. הם מסודרים לפי מהירות גבוהה יותר וקיבולת נמוכה יותר. ככל שהזיכרון מהיר יותר, כך הוא יהיה על חשבון יכולתו.

מטמון L1 (רמה 1) הוא הזיכרון המהיר ביותר בתוך המחשב. עבור גישה בעדיפות, המטמון L1 מכיל את הנתונים הדרושים ל-CPU במהלך השלמת משימה מסוימת.

למטמון L1 יש קיבולת של עד 256 KB בדרך כלל. עם זאת, כמה יחידות Cpu חזקות יש קיבולת של כ 1 MB. שבבי מעבד שרת מסוימים (כגון Intel Xeon CPU) מכילים 1-2 MB של מטמון L1.

מטמון L1 מחולק בדרך כלל לשני חלקים, הראשון הוא מטמון העזרה והשני הוא מטמון הנתונים. מטמון העזרה עוסק במידע אודות התהליך שעל ה-CPU לבצע, בעוד שמטמון הנתונים מכיל את הנתונים שעליהם תתבצע הפעולה.

המטמון L2 (רמה 2) איטי יותר מהמטמון L1, אך גדול יותר בקיבולת. הקיבולת שלה בדרך כלל נע בין 256KB ל 8MB, אבל המעבדים החדשים ורב עוצמה יש קיבולת גבוהה יותר. מטמון L2 מכיל נתונים שסביר להניח שהגישה אליו תתבצע על-ידי ה-CPU עבור הקוד הבא בהוצאה להורג. ברוב המעבדים המודרניים, המטמונים L1 ו-L2 ממוקמים בחלק הפנימי של המעבד עצמו.

המטמון L3 (רמה 3) הוא המטמון הגדול ביותר והוא איטי יותר. יכולתו יכולה לנוע בין 4 MB ל 50 MB.

מה משמעות ' כניסות מטמון ' או ' מטמון '? מה משמעות ההשהיה?

נתונים זורמים מ-RAM למטמון L3, לאחר מכן L2 ולבסוף L1. כאשר המעבד מחפש נתונים לביצוע פעולה, הוא מנסה תחילה לאתר אותו במטמון. אם ה-CPU מסוגל למצוא אותו, נניח שבמקרה זה המטמון פגע ביעד ההתנקשות במטמון. אם יחידת העיבוד אינה מוצאת את הנתונים בסמלטר המטמון, תנסה לגשת אליו מהזיכרון הראשי. במקרה הזה אנחנו אומרים שאיבדנו. את המטרה מטמון מיס

המטמון נועד להאיץ את תהליך העברת המידע הלוך ושוב בין הזיכרון הראשי לבין ה-CPU. כמובן, L1 יש את זמן ההעברה הנמוך ביותר להיות המהיר ביותר והקרוב ביותר למעבד, ואת הזיכרון L3 הוא הגבוה ביותר. זמן הגעה או העברה מגדיל הרבה כאשר יש אובדן של מטרה. הסיבה לכך היא כי ה-CPU יצטרך לקבל נתונים מהזיכרון הראשי.

כאשר מחשבים מקבלים מהירות ומתוחכמות יותר, אנו רואים ירידה בהשהיה במכשירים מודרניים. כעת יש לנו הדור הנמוך RAM (DDR4) ויש להם SSDs במהירות גבוהה עם זמני גישה נמוכה כחנות ראשית, שניהם מפחיתים באופן משמעותי את ההשהיה הכוללת.

בעבר, עיצובים במטמון לשים את מטמון L2 ו L3 מתוך ה-CPU, אשר היתה השפעה שלילית על השהיה. כתוצאה מכך, ניתן להציב את המטמון קרוב יותר ל-CPU מבלי לחשוש מגורם החלל ומפחית את ההשהיה באופן משמעותי.

העתיד של החזרה במטמון

תהליך העיצוב של המטמון ממשיך להתפתח ולאורך זמן הוא הופך זול יותר, מהיר יותר וקומפקטי יותר. אינטל ו-AMD סיפקו הרבה מעבדים עם פיתוחים עצומים באחסון מניות, ואת הבולטים ביותר של שתי החברות הן בדיקות מטמון L4 של אינטל.

. יש הרבה עבודה באזור הזה המשימה של הפחתת זמן מעבר זיכרון עשויה להיות עדיין החלק העיקרי של תהליך הפיתוח. חברות מתפתחות אותם ללא הרף והעתיד נראה מבטיח באמת.