Home-theater-designers
Computerprocessors zijn de afgelopen jaren behoorlijk vooruitgegaan. Transistors worden elk jaar kleiner en de vooruitgang bereikt een punt waarop de wet van Moore overbodig wordt.
Als het om processors gaat, zijn het niet alleen de transistors en frequenties die tellen, maar ook de cache.
U hebt misschien gehoord over cachegeheugen wanneer CPU's (Central Processing Units) worden besproken. We besteden echter niet genoeg aandacht aan deze CPU-cachegeheugennummers, en ze zijn ook niet het belangrijkste hoogtepunt van CPU-advertenties.
Dus, hoe belangrijk is CPU-cache precies en hoe werkt het?
Wat is CPU-cachegeheugen?
Simpel gezegd, een CPU-geheugencache is gewoon een heel snel type geheugen. In de begindagen van computers waren de processorsnelheid en geheugensnelheid laag. In de jaren tachtig begonnen de processorsnelheden echter snel te stijgen. Het toenmalige systeemgeheugen (RAM) kon de toenemende CPU-snelheden niet aan of kon deze niet aan, en dus werd een nieuw type ultrasnel geheugen geboren: CPU-cachegeheugen.
Nu heeft uw computer meerdere soorten geheugen erin.
Er is primaire opslag, zoals een harde schijf of SSD, die het grootste deel van de gegevens opslaat: het besturingssysteem en de programma's.
Vervolgens hebben we Random Access Memory, algemeen bekend als de RAM . Dit is veel sneller dan de primaire opslag, maar is slechts een opslagmedium voor de korte termijn. Je computer en de programma's erop gebruiken RAM om veelgebruikte gegevens op te slaan, waardoor acties op je computer lekker snel blijven.
Ten slotte heeft de CPU nog snellere geheugeneenheden in zich, ook wel de CPU-geheugencache genoemd.
Computergeheugen heeft een hiërarchie op basis van de operationele snelheid. De CPU-cache staat bovenaan deze hiërarchie en is de snelste. Het is ook het dichtst bij waar de centrale verwerking plaatsvindt, omdat het een onderdeel is van de CPU zelf.
Computergeheugen is er ook in verschillende soorten.
Cachegeheugen is een vorm van Static RAM (SRAM), terwijl uw normale systeem-RAM bekend staat als Dynamic RAM (DRAM). Statisch RAM kan gegevens bevatten zonder dat het constant moet worden vernieuwd, in tegenstelling tot DRAM, waardoor SRAM ideaal is voor cachegeheugen.
Hoe werkt CPU-cache?
Programma's en apps op uw computer zijn ontworpen als een reeks instructies die de CPU interpreteert en uitvoert. Wanneer u een programma uitvoert, vinden de instructies hun weg van de primaire opslag (uw harde schijf) naar de CPU. Dit is waar de geheugenhiërarchie in het spel komt.
De gegevens worden eerst in het RAM geladen en vervolgens naar de CPU gestuurd. CPU's zijn tegenwoordig in staat een gigantisch aantal instructies per seconde uit te voeren. Om volledig gebruik te maken van zijn kracht, heeft de CPU toegang nodig tot supersnel geheugen, waar de CPU-cache binnenkomt.
De geheugencontroller haalt de gegevens uit het RAM-geheugen en stuurt deze naar de CPU-cache. Afhankelijk van uw CPU bevindt de controller zich op de CPU of de Northbridge-chipset op uw moederbord.
De geheugencache voert vervolgens het heen en weer van gegevens binnen de CPU uit. Geheugenhiërarchie bestaat ook binnen de CPU-cache.
Verwant: Wat is een CPU en wat doet het?
De niveaus van CPU-cachegeheugen: L1, L2 en L3
CPU-cachegeheugen is verdeeld in drie 'niveaus': L1, L2 en L3. De geheugenhiërarchie is weer afhankelijk van de snelheid en dus de grootte van de cache.
Dus, maakt de grootte van de CPU-cache een verschil voor de prestaties?
L1-cache
L1 (niveau 1) cache is het snelste geheugen dat aanwezig is in een computersysteem. In termen van toegangsprioriteit heeft de L1-cache de gegevens die de CPU waarschijnlijk nodig heeft tijdens het voltooien van een bepaalde taak.
De grootte van de L1-cache is afhankelijk van de CPU. Sommige top-end consumenten-CPU's hebben nu een 1 MB L1-cache, zoals de Intel i9-9980XE, maar deze kosten enorm veel geld en zijn nog steeds schaars. Sommige server-chipsets, zoals Intel's Xeon-reeks, hebben ook een 1-2 MB L1-geheugencache.
Er is geen 'standaard' L1-cachegrootte, dus u moet de CPU-specificaties controleren om de exacte L1-geheugencachegrootte te bepalen voordat u deze aanschaft.
De L1-cache is meestal opgesplitst in twee secties: de instructiecache en de datacache. De instructiecache behandelt de informatie over de bewerking die de CPU moet uitvoeren, terwijl de datacache de gegevens bevat waarop de bewerking moet worden uitgevoerd.
L2-cache
L2-cache (niveau 2) is langzamer dan de L1-cache, maar groter in omvang. Waar een L1-cache kan meten in kilobytes, meten moderne L2-geheugencaches in megabytes. AMD's hoog gewaardeerde Ryzen 5 5600X heeft bijvoorbeeld een 384 KB L1-cache en een 3 MB L2-cache (plus een 32 MB L3-cache).
De grootte van de L2-cache varieert afhankelijk van de CPU, maar de grootte ligt meestal tussen 256 KB en 8 MB. De meeste moderne CPU's bevatten meer dan een 256 KB L2-cache, en deze grootte wordt nu als klein beschouwd. Bovendien hebben enkele van de krachtigste moderne CPU's een grotere L2-geheugencache van meer dan 8 MB.
kan geen bestanden overzetten van Android naar pc
Als het op snelheid aankomt, blijft de L2-cache achter bij de L1-cache, maar is deze nog steeds veel sneller dan uw systeem-RAM. De L1-geheugencache is doorgaans 100 keer sneller dan uw RAM, terwijl de L2-cache ongeveer 25 keer sneller is.
L3-cache
Op de L3 (niveau 3) cache. Vroeger was de L3-geheugencache eigenlijk op het moederbord te vinden. Dit was heel lang geleden, toen de meeste CPU's slechts single-core processors waren. Nu kan de L3-cache in uw CPU enorm zijn, met hoogwaardige consumenten-CPU's met L3-caches tot 32 MB. Sommige server-CPU L3-caches kunnen dit overschrijden, met maximaal 64 MB.
De L3-cache is de grootste maar ook de langzaamste cachegeheugeneenheid. Moderne CPU's bevatten de L3-cache op de CPU zelf. Maar hoewel de L1- en L2-cache voor elke kern op de chip zelf bestaat, lijkt de L3-cache meer op een algemene geheugenpool waar de hele chip gebruik van kan maken.
De volgende afbeelding toont de CPU-geheugencacheniveaus voor een Intel Core i5-3570K CPU:
Merk op hoe de L1-cache in tweeën is gesplitst, terwijl de L2 en L3 respectievelijk groter zijn.
Hoeveel CPU-cachegeheugen heb ik nodig?
Het is een goede vraag. Meer is beter, zoals je zou verwachten. De nieuwste CPU's zullen natuurlijk meer CPU-cachegeheugen bevatten dan oudere generaties, met mogelijk ook sneller cachegeheugen. Een ding dat je kunt doen is leren hoe CPU's effectief te vergelijken? . Er is veel informatie beschikbaar, en door te leren hoe u verschillende CPU's kunt vergelijken en contrasteren, kunt u de juiste aankoopbeslissing nemen.
Hoe verplaatsen gegevens zich tussen CPU-geheugencaches?
De grote vraag: hoe werkt het CPU-cachegeheugen?
In de meest elementaire bewoordingen stromen de gegevens van het RAM naar de L3-cache, vervolgens de L2 en uiteindelijk L1. Wanneer de processor gegevens zoekt om een bewerking uit te voeren, probeert hij deze eerst te vinden in de L1-cache. Als de CPU het vindt, wordt de voorwaarde een cachehit genoemd. Het gaat dan verder om het te vinden in L2 en vervolgens in L3.
Als de CPU de gegevens in geen van de geheugencaches vindt, probeert deze toegang te krijgen vanuit uw systeemgeheugen (RAM). Wanneer dat gebeurt, staat het bekend als een cachemisser.
Nu, zoals we weten, is de cache ontworpen om het heen en weer gaan van informatie tussen het hoofdgeheugen en de CPU te versnellen. De tijd die nodig is om toegang te krijgen tot gegevens uit het geheugen wordt 'latentie' genoemd.
L1-cachegeheugen heeft de laagste latentie, omdat het de snelste en dichtst bij de kern is, en L3 heeft de hoogste. De latentie van de geheugencache neemt toe wanneer er een cache-misser is, omdat de CPU de gegevens uit het systeemgeheugen moet ophalen.
De latentie blijft afnemen naarmate computers sneller en efficiënter worden. DDR4 RAM met lage latentie en supersnelle SSD's verminderen de latentie, waardoor uw hele systeem sneller dan ooit is. Daarbij is ook de snelheid van je systeemgeheugen van belang.
De toekomst van CPU-cachegeheugen
Het ontwerp van cachegeheugen is altijd in ontwikkeling, vooral omdat geheugen goedkoper, sneller en compacter wordt. Een van AMD's meest recente innovaties is bijvoorbeeld Smart Access Memory en de Infinity Cache, die beide de computerprestaties verhogen.
Deel Deel Tweeten E-mail AMD versus Intel: wat is de beste gaming-CPU?Als je een gaming-pc aan het bouwen bent en twijfelt tussen AMD- en Intel-CPU's, is het tijd om te leren welke processor het beste is voor je gaming-installatie.
Lees volgende Gerelateerde onderwerpen- Technologie uitgelegd
- Computer geheugen
- processor
- Computer onderdelen
Gavin is de Junior Editor voor Windows en Technology Explained, levert regelmatig bijdragen aan de Really Useful Podcast en recenseert regelmatig producten. Hij heeft een BA (Hons) Contemporary Writing met Digital Art Practices geplunderd uit de heuvels van Devon, evenals meer dan tien jaar professionele schrijfervaring. Hij geniet van overvloedige hoeveelheden thee, bordspellen en voetbal.
Meer van Gavin PhillipsAbonneer op onze nieuwsbrief
Word lid van onze nieuwsbrief voor technische tips, recensies, gratis e-boeken en exclusieve deals!
Klik hier om je te abonneren