کش پردازنده چیست و L۱ و L۲ و L۳ چه معنایی دارد؟

مجله دلگرم | کش CPU اهمیت نقش موثری در قدرت پردازنده دارد. هنگامی که حرف از پردازنده ها می شود ، تنها قطعات آن که ترانزیستور و یا فرکانس ها هستند نیست ، بلکه یک کش پردازنده هم نیز وجود دارد! احتمالا زمانی که حرف از حافظه های کش می شود از CPU (واحد پردازش مرکزی) ها هم نیز ذکر می شود. بطور کلی ، ما در این مقاله قصد داریم به کش پردازنده بپردازیم و به تمامی مباحث مربوط به CPU Cache اشاره کنیم و بگوییم اهمیت آن ها چقدر هستند؟ با ما همراه باشید.

کش سی پی یو چیست؟

حافظۀ کش (Cache) یا حافظۀ نهان نوعی از حافظۀ SRAM یا DRAM است که برای جلوگیری از تأخیر زمان پردازش بین پردازنده و حافظۀ رم کامپیوتر استفاده می‌شود. حافظۀ کش معمولاً ظرفیت کمتر و سرعت بیشتری نسبت به دیگر حافظه‌های مورداستفاده در کامپیوتر دارد. کش دقیقاً مانند یک منشی خوب است که کارهای رئیسش را سازمان‌دهی می‌کند تا کمترین وقت از او تلف شود. پردازنده در جایگاه همین رئیس است.

زمانی که پردازنده از حافظه درخواست خواندن دارد، ابتدا محتویات حافظۀ کش سیستم بررسی می‌شود. اگر دادۀ مدنظر در کش سیستم وجود داشته باشد، دیگر نیازی به دسترسی به حافظۀ رم وجود ندارد و به این ترتیب، سرعت فرآیند بیشتر خواهد شد.

این نوع حافظه عموماً درون پردازنده قرار دارد و بخش بزرگی از پردازنده را اشغال می‌کند. سرعت این نوع حافظه از حافظۀ رم بیشتر است و گران‌ترین نوع حافظه نیز به‌شمار می‌رود. پس به‌دلیل هزینۀ سنگین و محدودیت فضای فیزیکی پردازنده، نمی‌توان مقدار زیادی از این نوع حافظه را درون پردازنده قرار داد. البته با پیشرفت تکنولوژی و کوچک‌تر شدن انواع حافظه، هر روز بر مقدار این نوع حافظه در پردازنده افزوده می‌شود.

به‌طور کلی هرچه مقدار حافظه کش یک پردازنده بیشتر باشد، بدین معنی است که آن پردازنده قوی‌تر است.

پس در هنگام انتخاب پردازنده دقت کنید که بالاترین مقدار حافظۀ کش را داشته باشد.

کش CPU چگونه کار میکند؟

کشِ CPU، حافظه‌ی کوچکی است که اطلاعات مورد نیاز پردازنده در آن ذخیره می‌شود تا پردازنده‌ در نیازِ بعدی خود به این اطلاعات، به سرعت به آن‌ها دسترسی داشته باشد. اینکه چه اطلاعاتی باید در حافظه ذخیره شود، به الگوریتم‌های پیچیده و فرضیات مشخصی از کدهای نرم‌افزار مربوط است. هدف اصلی در استفاده از کش آن است که مطمئن شویم بیت بعدی از اطلاعات که CPU به آن‌ها نیاز دارد، در کش ذخیره شده باشند تا با حداکثر سرعت و حداقل تاخیر در اختیار پردازنده قرار گیرند. به این فرایند Cache Hit نیز گفته می‌شود یعنی بیت بعدی که پردازنده به آن‌ها نیاز دارد، در کش آماده باشد.

کش L1 ، L2 و L3 چیست؟

کش پردانزده در 3 بخش تقسیم بندی شده است که به ترتیب بصورت L1 ، L2 و L3 می باشد. ما در این قسمت هم نیز دوباره مراحل ترتیبی برای انجام عملیات داریم که با توجه به سرعت و اندازه کش در نظر گرفته می شود.

L1 یا (Level 1) در حال حاضر سریع ترین حافظه کش در کامپیوتر ها می باشد. با توجه به الویت دسترسی و الویت بندی حافظه کش L1 دارای اطلاعاتی است که سی پی یو برای انجام کار خاصی به آن ها نیاز دارد.

با توجه به مقدار حافظه ، کش L1 معمولا تا 256KB می رود. همچنین برخی از سی پی یو های قدرتمند نزدیک به 1MB می رسند. برخی از چیپست های سرور ها ( مانند سی پی یو های Intel’s top-end Xeon ) کش L1 آن ها تا 1-2MB می رسد. البته این موضوع کاملا طبیعی است چرا که سرور ها نیازمند پردازش های سنگینی هستند و باید بدون سختی انجام شوند.

حافظه کش L1 معمولا به 2 راه تقسیم می شود که یکی برای کش دستورالعمل (instruction cache) و دیگری کش اطلاعات (data cache) می باشد. کش دستورالعمل اطلاعاتی همراه خود دارد که CPU باید آن ها را بصورت دستورالعمل انجام دهد ، درحالیکه کش اطلاعات ، داده و اطلاعات را نگهداری می کند و عملیاتی که باید انجام شود را نگه می دارد.

L2 یا (Level 2) سرعت آن نسبت به L1 کمتر است اما از لحاظ اندازه بزرگتر است ، بطوری که می توان از 256KB تا 8MB را در نظر گرفت با اینکه جدید تر هستند! حافظه L2 دارای اطلاعاتی است که احتمالا بعدا توسط CPU قابل دسترسی خواهد بود. در بیشتر سی پی یو های جدید کش های L1 و L2 مخازنی هستند که در داخل خود سی پی یو جای داده می شوند که با هر هسته کش خود را در خود جای می دهد.

L3 یا (Level 3) بزرگترین واحد حافظه کش است و همچنین آهسته ترین حافظه! بازه ی این حافظه از 4MB تا 50MB می باشد. سی پی یو های جدید دارای فضای اختصاصی ای هستند که مختص حافظه ی کش L3 ایجاد شده اند و تقریبا می توان گفت فضای بزرگی را اشغال می کنند.

بیشتر بخوانید:

لیست قیمت انواع فن پردازنده در بازار

لیست قیمت انواع پردازنده در بازار

چنانچه این مطلب را مفید میدانید با لایک کردن و به اشتراک گذاشتن آن، از ما حمایت کنید. نظرات، پیشنهادات و مقاله های درخواستی خود را از طریق قسمت دیدگاه ها برای ما ارسال کنید.