Eine Einführung in den Cache-Speicher: Definition, Typen, Leistung [MiniTool Wiki]

An Introduction Cache Memory

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Cache-Speicher

Definition

Was ist Cache-Speicher? Der Cache-Speicher ist eine chipbasierte Computerkomponente. Dadurch können die Daten effizienter aus dem Arbeitsspeicher des Computers abgerufen werden. Es fungiert als temporärer Speicherbereich, in dem Computerprozessoren problemlos Daten abrufen und als Puffer zwischen ihnen fungieren können RAM und CPU.

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Was ist der Zweck des Cache-Speichers? Es kann verwendet werden, um die Hochgeschwindigkeits-CPU zu beschleunigen und zu synchronisieren. Es speichert häufig angeforderte Daten und Anweisungen, damit sie bei Bedarf sofort an die CPU weitergeleitet werden können. Der Cache-Speicher ist teurer als der Hauptspeicher oder der Festplattenspeicher, aber billiger als die CPU-Register.

Typen

Traditionell wurde der Cache-Speichertyp als 'Ebene' klassifiziert, um seine Nähe und Zugänglichkeit zum Mikroprozessor zu beschreiben. Die Ebenen des Cache-Speichers sind wie folgt:

Level 1: Level 1 Cache ist der primäre Cache, der sehr schnell, aber relativ klein ist. Es ist normalerweise als CPU-Cache in den Prozessorchip eingebettet.

Level 2: Level 2-Cache ist der sekundäre Cache, der normalerweise größer als Level 1-Cache ist. Der L2-Cache kann in die CPU eingebettet sein oder sich in einem separaten Chip oder Coprozessor befinden und verfügt über einen Hochgeschwindigkeits-Standby-Systembus, der den Cache und die CPU verbindet.

Stufe 3: Level 3-Cache ist der spezialisierte Speicher, der darauf abzielt, die Leistung von Level 1 und Level 2 zu verbessern. Obwohl der L3-Cache normalerweise doppelt so schnell ist wie THEATER Der L1- oder L2-Cache ist möglicherweise viel schneller als der L3-Cache. Bei Mehrkernprozessoren kann jeder Kern dedizierte L1- und L2-Caches haben, sie können jedoch L3-Caches gemeinsam nutzen.

In der Vergangenheit wurden L1-, L2- und L3-Caches mit einer Kombination aus Prozessor- und Motherboard-Komponenten erstellt. Jetzt geht der Trend dahin, alle drei Ebenen des Speichercaches in die CPU selbst zu integrieren. Vielleicht interessieren Sie sich für diesen Beitrag - [2020-Handbuch] So wählen Sie ein Motherboard für Ihren PC aus .

Kartierung

Die drei für den Cache-Speicher verwendeten Zuordnungstypen lauten wie folgt: direkte Zuordnung, assoziative Zuordnung und satzassoziative Zuordnung. Die Details sind wie folgt:

Direkte Zuordnung: Die einfachste Technik ist das direkte Mapping. Es ordnet jeden Block des Hauptspeichers nur einer möglichen Cache-Zeile zu. Oder ordnen Sie bei der direkten Zuordnung jeden Speicherblock einer bestimmten Zeile im Cache zu.

Wenn ein Speicherblock zuvor eine Zeile belegt hat, wenn ein neuer Block geladen werden muss, wird der alte Block verworfen. Der Adressraum ist in zwei Teile unterteilt: das Indexfeld und das Beschriftungsfeld.

Assoziatives Mapping: Bei dieser Art der Zuordnung wird der assoziative Speicher verwendet, um den Inhalt und die Adressen von Speicherwörtern zu speichern. Jeder Block kann eine beliebige Zeile des Caches eingeben. Dies bedeutet, dass das Wort-ID-Bit verwendet wird, um zu identifizieren, welches Wort im Block benötigt wird, aber die Beschriftung wird zu allen verbleibenden Bits.

Dies ermöglicht es, ein beliebiges Wort an einer beliebigen Stelle im Cache zu platzieren. Es gilt als die schnellste und flexibelste Form der Zuordnung.

Setassoziatives Mapping: Diese Zuordnungsform ist eine erweiterte Form der direkten Zuordnung, die die Nachteile der direkten Zuordnung beseitigt. Die Set-Assoziation löst das Problem des möglichen Jitters bei direkten Mapping-Methoden.

Dies geschieht, indem gesagt wird, dass anstelle von genau einer Zeile ein Block im Cache zugeordnet werden kann. Wir werden eine Gruppe von mehreren Zeilen zusammen erstellen, um diesen Satz auszuführen. Ein Block im Speicher kann dann einer beliebigen Zeile einer bestimmten Sammlung zugeordnet werden.

Performance

Es sucht zuerst nach einem entsprechenden Eintrag im Cache, wenn der Prozessor an einer Stelle im Hauptspeicher lesen oder schreiben muss. Die Cache-Speicherleistung wird normalerweise in einer Menge gemessen, die als Trefferquote bezeichnet wird. Sie können größere Cache-Blockgrößen, höhere Assoziativität und reduzierte Fehlerraten verwenden. Verbessern Sie die Cache-Leistung, indem Sie die Kosten für Fehlschläge und die Zeit bis zum Erreichen des Caches reduzieren.

Siehe auch: So löschen Sie den Systemcache Windows 10 [2020 aktualisiert]

Letzte Worte

Abschließend werden in diesem Beitrag einige Informationen zum Cache-Speicher vorgestellt. Sie kennen die Definition, die Typen sowie den Vorschlag. Außerdem können Sie in diesem Beitrag auch die Leistung und Zuordnung des Cache-Speichers kennen.