Тема 5. Кеш- пам'ять

1. Кеш першого рівня L1(від 8 до 128 Кб) - найшвидший, але маленький за об'ємом. З L1 працює безпосередньо ядро процесора. У нього копіюються дані, витягнуті з оперативної пам'яті. Збереження основних команд дозволяє підвищити продуктивність процесора за рахунок більш високої швидкості обробки даних (обробка з кешу швидше, ніж з оперативної пам'яті).

2. Кеш другого рівня L2 (від 128 до 16384 Кб)- дещо більше першого за об'ємом, але повільніше за швидкістю передачі даних. Якщо ви обираєте процесор для ресурсоємних завдань, то модель з великим об'ємом кешу L2 буде актуальною. Для багатоядерних процесорів вказується сумарний об'єм кеш-пам'яті другого рівня.

3. Кеш третього рівня L3(від 0 до 30720 Кб). Цей кеш ще більше за розміром, хоча і трохи повільніше, ніж L2. Інтегрована кеш-пам'ять L3 в поєднанні з швидкою системною шиною формує високошвидкісний канал обміну даними з системною пам'яттю. Як правило, кеш-пам'ять третього рівня комплектуються тільки топові процесори і серверні рішення. Кеш-пам'яттю третього рівня мають, наприклад, такі лінійки процесорів, як AMD Opteron, AMD Phenom, AMD Phenom II, Intel Core i3, Intel Core i5, Intel Core i7, Intel Xeon.

Об'єми кешів L2 і L3 - дуже важливі характеристики. Чим вони більші, тим вище продуктивність процесора.

У багатоядерних процесорах об'єми 1 і 2 рівнів кеша діляться на кількість ядер. Тобто якщо в описі, наприклад, до четирех'ядерному процесора об'єм кеша другого рівня вказаний як «1 Мб», під цим мається на увазі 256 х 4 Кб. Справедливо і зворотна вказівка. Кеш L3 є загальним для всіх ядер.

Вибір ємності кеш-пам'яті - це завжди певний компроміс. З одного боку, кеш-пам'ять повинна бути достатньо мала, щоб її вартісні показники були близькі до величини, характерної для ОП. З іншої - вона повинна бути достатньо великою, щоб середній час доступу в системі, що складається з основної і кеш-пам'яті, визначався часом доступу до кеш-пам'яті. Чим більша ємність кеш-пам'яті, тим більше логічних схем повинні брати участь в її адресації. Як наслідок, ІМС кеш-пам'яті підвищеної ємності працюють повільніше в порівнянні з мікросхемами меншої ємності, навіть якщо вони виконані за однією і тією ж технологією.  Реальна ефективність використання кеш-пам'яті залежить від характеру вирішуваних завдань, і неможливо заздалегідь визначити, яка її ємність буде дійсно оптимальною