Vsak računalnik deluje kot računalnik, v katerega se vnašajo začetni podatki in iz katerega se zahteva izpis rezultatov nekaterih izračunov. Za shranjevanje vhodnih in izhodnih podatkov se uporabljajo trdi diski (HDD) in / ali pogoni SSD (SSD), pomnilnik z naključnim dostopom (RAM / RAM) in predpomnilnik procesorja (CPU Cache).
Preberite tudi: Kako deluje sodobni računalniški procesor
Vpliv predpomnilnika na obdelavo podatkov
Kljub temu, da RAM razmeroma hitro prenaša informacije iz pogonov v procesor in obratno, tudi zelo produktiven RAM ne bo mogel zagotoviti takšne hitrosti prenosa podatkov, da CPU ne bi bil v prostem teku. Da bi čim bolj zmanjšali čas, ko CPU čaka na zahtevane informacije, je bil samem procesorju dodan super hiter ali super hiter pomnilnik, imenovan predpomnilnik. Njegova struktura, namen in vpliv bodo obravnavani v tem članku.
Naprava predpomnilnika procesorja
Predpomnilnik je sestavljen iz dveh delov: krmilnika in pomnilnika. S pomnilnikom je vse preprosto: shranjuje informacije, potrebne za izračune, in rezultate obdelave informacij. Krmilnik opravlja funkcijo procesorja zahtev in iskalca zahtevanih podatkov v začasnem pomnilniku za izvajanje izračunov ali prenos / sprejem odhodnih in dohodnih podatkov iz glavnega pomnilnika.
Predpomnilnik procesorja je razdeljen na več ravni: od L1 do L3. Nekateri modeli so imeli L4, čeprav so četrto stopnjo, ki so jo uporabljali v procesorjih, kot sta Core i7-5775C in Core i5-5675C, opustili zaradi visokih maloprodajnih stroškov.
- L1 - začasni pomnilnik prve stopnje, ima najmanjšo prostornino, ki ne presega nekaj sto kilobajtov, in največjo hitrost, ki omogoča izdajo informacij takoj po zahtevi. Vsako jedro ima svoje vezje L1. Informacije, shranjene v predpomnilniku prve stopnje, so potrebne ali najpogosteje zahtevane za izračune procesorja.
- L2 - začasni pomnilnik druge ravni, nekoliko večji, lahko doseže nekaj megabajtov, vendar ni več tako hiter. Začasno shrani pomembne podatke, ki so za izračune manj pomembni. Tako kot pri L1 ima tudi vsako jedro svojo ločeno postavitev pomnilnika L2.
- L3 - začasni pomnilnik tretje ravni, največji po obsegu, doseže deset in celo malo več megabajtov, vendar najpočasnejši. Vsebuje podatke, za katere je malo verjetno, da bodo zahtevani, medtem ko je tretja raven skupna vsem jedrom, kar izboljša interakcijo med njimi.
Splošno načelo predpomnilnika je naslednje: procesor krmilniku pošlje zahtevo za pridobitev nekaterih podatkov iz pomnilnika. Krmilnik po kompleksnih algoritmih zaporedno dostopa do ravni, to je od L1 do L3, v iskanju potrebnih informacij. Algoritmi krmilnika morajo dejansko predvideti, katere informacije bo procesor potreboval za nadaljnje izračune. Če na L1 ni podatkov, potem obstaja iskanje vzdolž L2 in nato vzdolž L3 in nastane ustrezna zakasnitev, pri kateri CPU čaka na potrebne informacije. Šele ko zahtevanih podatkov ni v začasnem pomnilniku, pride do zahteve po RAM-u in je CPU res nedejaven, komunikacija med nivoji predpomnilnika ne presega desetih nanosekund, tudi če informacije iščemo na zadnji ravni L3.
Na splošno lahko shemo začasnega pomnilnika in njegovega krmilnika glede na procesor in RAM prikažemo na naslednji način:
Kot lahko vidite, med CPE in RAM-om obstaja predpomnilnik, ki ga predstavljajo krmilnik in pomnilniške celice po nivojih. Sprejemanje informacij iz katere koli celice je veliko hitrejše kot "dolga pot" do RAM-a.
Preberite tudi: Sodobna računalniška procesorska naprava
Vpliv predpomnilnika
Strogo rečeno, procesor ne potrebuje predpomnilnika. Vendar pa so bili uporabniki hkrati soočeni z dolgim čakalnim časom, dokler RAM ne prenese potrebnih podatkov v CPU in tako naprej za vsak segment katere koli operacije.Vsaka čakalna doba se je začela v nekaj sekundah in končala z nekaj minutami. Predpomnilnik procesorja torej vpliva predvsem na udobje uporabnika med delom z računalnikom, kar močno skrajša čakalno dobo.
Če povzamemo zgoraj, se izkaže, da predpomnilnik vpliva na zmogljivost procesorja in mu odvzame potrebo, da vsakič pošlje zahtevo v RAM za iste podatke in jih shrani v CPU "blizu". V tem primeru CPU ni več treba nenehno posodabljati informacij za isto vrsto izračunov in jih naredi v najkrajšem možnem času. V tem primeru procesor postane pogojno neodvisen od frekvence RAM-a, saj razlika med 1066 MHz in 2400 MHz ne bo 2,25-krat, ampak znotraj 5% za prenos informacij med CPU in RAM-om.
Kako ugotoviti, koliko predpomnilnika ima procesor
Če želite kupiti procesor, bi bilo najbolje, da si vrednosti ravni predpomnilnika ogledate na uradni spletni strani proizvajalca:
- Primer prikaza tehničnih specifikacij na spletnem mestu AMD.
- Primer prikaza tehničnih specifikacij na spletnem mestu Intel.
Pojdite na uradno spletno stran AMD
Pojdite na uradno spletno mesto Intel
Če želite vedeti, koliko predpomnilnika ima vaš procesor, uporabite sistemski monitor "Upravitelj opravil" - zahtevane vrednosti so navedene na zavihku "Izvedba".
Zaključek
Treba je povzeti, da ima predpomnilnik procesorja primarni učinek na njegovo delovanje in splošno udobje uporabnika pri delu z osebnim računalnikom, ne da bi silil uporabnika, da je dolgo časa le sedel za računalnikom in čakal, da sistemske komponente med seboj posredujejo potrebne informacije za izračune. Hkrati pa je predpomnilnik uporabnikom odvzel nujno potrebo po izbiri in uporabi najhitrejšega in zato dragega trdega diska ali SSD-ja, skupaj z visokofrekvenčnim RAM-om, da se zmanjša že tako velik izpad. Torej, večji in bolj segmentiran je predpomnilnik (AMD je nekoč naredil skupni L1 za svojo novo linijo procesorjev in so izšli z zelo nizko zmogljivostjo), hitreje deluje CPU, kar je uporabniku bolj primerno, in obratno.