Was ist Cache-Speicher und wofür ist er gedacht?

Der Cache-Speicher ist eine der wichtigsten Spezifikationen des Prozessors und es handelt sich um Daten, die immer von den Herstellern bereitgestellt werden. Sicherlich haben Sie sich jemals gefragt, was Cache-Speicher ist und wofür er gedacht ist. Um diese Zweifel zu lösen, haben wir diesen Artikel vorbereitet, in dem wir versuchen, ihn auf sehr einfache und verständliche Weise zu erklären. Ziel dieses Artikels ist es nicht, die verwandten Konzepte in diesem Speichersystem zu untersuchen, sondern sie klar und verständlich zu erklären.

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Cache-Speicher: Konzept und Betrieb

Bevor wir sehen, was Cache-Speicher ist, müssen wir uns darüber im Klaren sein, wie ein Prozessor in unseren Computern funktioniert. Auf sehr einfache Weise können wir ihn zusammenfassen, indem wir sagen, dass er die Daten, die er für die Arbeit benötigt, aus dem RAM-Speicher entnimmt. Wenn der Prozessor auf Informationen zugreifen muss, um seine Aufgaben auszuführen, werden diese Informationen vom RAM angefordert, der sie dem Prozessor so schnell wie möglich zur Verfügung stellt. Dieser Prozess ist nicht augenblicklich, aber es dauert eine Weile, es sind nur wenige Nanosekunden, aber obwohl es uns scheint, dass es nichts ist, ist es tatsächlich eine Welt, und während der Prozessor wartet, geht die Möglichkeit, andere Berechnungen und Operationen durchzuführen, verloren.

Um dieses Problem zu lösen, wurde der Cache-Speicher erstellt. Dies ist nichts anderes als eine kleine Menge an Speicher, die sich im Prozessor befindet. Der Zweck des Cache-Speichers besteht darin, dem Prozessor den Zugriff auf Informationen so schnell wie möglich zu ermöglichen. Der Cache-Speicher befindet sich im Prozessor, sodass die Informationen nur sehr wenig wandern müssen, um den Ort zu erreichen, an dem sie verarbeitet werden. Die Zeit, die für den Zugriff benötigt wird, ist also viel geringer als im Fall von RAM.

Die Größe dieses Speichers ist im Vergleich zum RAM winzig. Ein aktueller High-End-PC verfügt möglicherweise über 32 GB oder mehr RAM, die maximale Cache-Größe liegt jedoch im Allgemeinen zwischen 6 MB und 20 MB. Dies ist auch wichtig, da die Zeit, die für den Zugriff auf Daten im Speicher benötigt wird, proportional zu deren Menge ist. Wir haben daher den Zugriff auf den Cache viel schneller als den Zugriff auf den RAM und er ist auch näher und die Daten müssen weniger weit zurücklegen.

Der Prozessor-Cache ist in mehreren Ebenen organisiert. Die meisten aktuellen Prozessoren verfügen über drei Ebenen dieses Speichers. Dies wird als L1-, L2- und L3-Cache bezeichnet. Der L1- Cache befindet sich innerhalb der Prozessorkerne und ist der schnellste. Im Gegensatz dazu ist seine Menge sehr begrenzt, da er normalerweise maximal 32 KB beträgt. Die kleinsten und am häufigsten benötigten Daten werden in diesem Cache gespeichert.

Als nächstes haben wir den L2-Cache, der sich außerhalb der Kerne befindet, aber sehr nahe an diesen liegt die Größe dieses Speichers normalerweise bei etwa 256 KB und ist an zweiter Stelle in der Geschwindigkeit. Schließlich haben wir den L3- Cache , der am weitesten von den Kernen entfernt und am langsamsten ist. Sein Vorteil ist, dass die Menge viel höher ist und bei professionellen Prozessoren mit vielen Kernen 4 bis 20 MB oder mehr erreichen kann.

Zusammenfassung und endgültige Schlussfolgerung

Zusammenfassend und als Schlussfolgerung können wir sagen, dass der Prozessor-Cache die Lösung für das Leistungsproblem des Speichersystems ist. Dies ist für die Beschleunigung der Lese- und Schreibvorgänge verantwortlich, die der Prozessor auf dem Hauptspeichersystem ausführen muss, um eine höhere Gesamtleistung zu erzielen des Systems. Es ist ein Speicher, der sich in sehr geringen Mengen im Prozessor selbst befindet, aber es ist äußerst wichtig, dass er ordnungsgemäß funktioniert.