Kas ir procesora kešatmiņa un kāpēc tā ir svarīga?

Informatec Digital » Resursi » Kas ir procesora kešatmiņa un kāpēc tā ir svarīga?

Lielākā daļa cilvēku koncentrējas uz procesora kodolu skaitu, frekvenci un zīmolu , taču viņi aizmirst par galveno komponentu, kas būtiski ietekmē reālo veiktspēju: centrālā procesora kešatmiņu. Šis mazais atmiņas bloks, kas paslēpts pašā mikroshēmā, bija viens no lielākajiem sasniegumiem skaitļošanas vēsturē, neļaujot procesoram gaidīt datu saņemšanu.

Ja kādreiz esat domājis, kāpēc divi procesori ar vienādu pulksteņa frekvenci, šķiet, darbojas atšķirīgi, atbilde bieži vien slēpjas detaļās, piemēram, kešatmiņas lielumā, hierarhijā un ātrumā . Izpratne par to, kas tas ir, kā tas darbojas un kā tas ietekmē tādus uzdevumus kā spēļu spēlēšana, satura veidošana vai ikdienas lietošana, palīdzēs jums labāk interpretēt specifikācijas un izvēlēties nākamo centrālo procesoru.

Kas īsti ir procesora kešatmiņa?

CPU kešatmiņa ir ātra atmiņa, kas fiziski integrēta procesorā un paredzēta datu un instrukciju glabāšanai, kas CPU ir nepieciešamas atkārtoti īsā laika intervālā. Atšķirībā no RAM , kas ir uzstādīta atsevišķos moduļos mātesplatē, kešatmiņa ir pievienota skaitļošanas kodolam, nodrošinot gandrīz tūlītēju piekļuvi.

Kešatmiņu var uzskatīt par sava veida "darbagaldu", kur procesors visbiežāk izmantotos datus glabā viegli pieejamus , nevis tos pastāvīgi izgūst no RAM vai diska. Šis tuvums un milzīgais ātrums ievērojami samazina procesora gaidīšanas laikus.

Lai gan mūsdienu datora cietais disks vai SSD disks var būt vairāku terabaitu ietilpīgs un RAM apjoms no 8 līdz 64 GB (serveros vai vairāk), kešatmiņa tiek mērīta megabaitos vai pat kilobaitos. Šī mazā ietilpība nav problēma: tās mērķis nav uzglabāt visu, bet tikai to, ko procesors uzskata par visdrīzāk nepieciešamu nekavējoties.

Agrīnajos procesoros daļa kešatmiņas atradās pat ārpus mikroshēmas, uz mātesplates, kas radīja papildu latentumu. Mūsdienu dizainos L1, L2 un L3 kešatmiņas ir integrētas procesora korpusā , samazinot fiziskos attālumus, saīsinot piekļuves laikus un ievērojami uzlabojot veiktspēju.

Kešatmiņas līmeņi: L1, L2, L3 un neparastākais L4

Mūsdienu procesora kešatmiņa nav viens bloks, bet gan līmeņu hierarhija ar atšķirīgu ātrumu un ietilpību . Parasti ir pieejamas L1, L2 un L3 kešatmiņas, un dažos īpašos dizainos - papildu L4 kešatmiņa, īpaši saistīta ar integrētu grafiku vai ļoti specializētām konfigurācijām.

Vispārējā ideja vienmēr ir viena un tā pati: jo zemāks ir slāņa līmenis (L1) , jo tuvāk tas atrodas kodolam un jo ātrāks tas ir, bet tam ir mazāk vietas atmiņā. Virzoties uz augšu līmeņos (L2, L3, L4), mēs iegūstam ietilpību, bet zaudējam ātrumu un palielinās piekļuves latentums.

Tipiskā galddatora procesorā L1 kešatmiņa var palielināties no dažiem simtiem kilobaitu uz vienu kodolu līdz vairākiem megabaitiem L2 kešatmiņas un desmitiem (vai pat simtiem) megabaitu koplietojamas L3 kešatmiņas. Augstas klases platformās vai serveros var sasniegt patiesi iespaidīgus skaitļus – desmitiem megabaitu L2 kešatmiņas un simtiem megabaitu L3 kešatmiņas.

Šī hierarhija ir rūpīgi izstrādāta, lai centrālais procesors (CPU) atrastu lielāko daļu datu visātrākajā iespējamajā līmenī , samazinot piekļuvi operatīvajai atmiņai un maksimāli izmantojot katru procesora pulksteņa ciklu.

1. līmeņa kešatmiņa: Pirmā kaujas līnija

L1 (1. līmeņa) kešatmiņa ir līmenis, kas ir vistuvāk kodola izpildvienībām, un tāpēc tā ir ātrākā atmiņa visā sistēmā . Tās ietilpība ir ļoti maza, bet latentums ir nanosekundes daļa, kas ir būtiski, lai kodols darbotos bez pārtraukumiem.

L1 kešatmiņa parasti ir sadalīta divās atšķirīgās daļās: datu kešatmiņā un instrukciju kešatmiņā. Tas ļauj procesoram vienlaikus nolasīt gan to, kas tam jādara (instrukcijas), gan datus, ar kuriem veikt darbības, nekonkurējot par vienu un to pašu atmiņas vietu.

Vairumā mūsdienu arhitektūru katram kodolam ir sava neatkarīga L1 kešatmiņa . Starp dažādu kodolu L1 kešatmiņām nav tiešas saskaņotības, taču tā nav problēma, jo katrs kodols piekļūst tikai savai daļai. Ja 8 kodolu procesors reklamē, piemēram, 512 KB L1 kešatmiņas, tam parasti ir 64 KB uz katru kodolu, kas sadalīti starp datiem un instrukcijām.

Pateicoties šai struktūrai, kad centrālais procesors veiksmīgi atrod informāciju L1 kešatmiņā, piekļuve ir tik ātra, ka veiktspējas ietekme ir praktiski nemanāma. Tādēļ jebkāda L1 kešatmiņas samazināšana parasti rada ievērojamus veiktspējas zudumus noteiktās darba slodzēs.

L2 kešatmiņa: otrais solis

L2 (2. līmeņa) kešatmiņa darbojas kā otrā aizsardzības līnija. Tā ir lēnāka nekā L1 kešatmiņa, taču pretī piedāvā ievērojami lielāku ietilpību . Dati, kas vairs neietilpst L1 kešatmiņā, bet joprojām ir svarīgi notiekošajiem uzdevumiem, parasti nonāk šeit.

Atkarībā no centrālā procesora konstrukcijas, L2 kešatmiņa var būt privāta katram kodolam vai koplietojama starp vairākiem kodoliem klasterī . Dažos procesoros kodoli ir sagrupēti blokos un tiem ir piešķirta kopīga L2 kešatmiņa; citos procesoros katram kodolam ir sava L2 kešatmiņa, kas vienkāršo koherences pārvaldību.

Ir arhitektūras, kurās L2 līmenis diezgan ilgu laiku bija pēdējais pieejamais kešatmiņas līmenis, kas pašreizējos procesoros praktiski funkcionēja kā L3 līmenis. Mūsdienās gan Intel, gan AMD izmanto konfigurācijas ar koplietotu L3 kešatmiņu , taču L2 un L3 sadalījuma veids var ievērojami atšķirties atkarībā no tā, vai tie ir augstas veiktspējas kodoli, augstas efektivitātes kodoli vai atsevišķas mikroshēmas.

Konkrētāk, pamata procesoros L2 kešatmiņas apjoms uz vienu kodolu var palielināties no dažiem simtiem kilobaitu, bet modernos procesoros vai serveros — līdz pat vairākiem megabaitiem L2 kešatmiņas uz vienu kodolu, kas nepārprotami ietekmē veiktspēju noteiktās datu ietilpīgās lietojumprogrammās.

L3 vai LLC kešatmiņa: pēdējais koplietotais līmenis

L3 (3. līmeņa) kešatmiņa, ko sauc arī par LLC (pēdējā līmeņa kešatmiņu), ir pēdējais līmenis kešatmiņas hierarhijā, kas integrēta centrālā procesora (CPU) galvenajā korpusā. Tā ir lielākā , bet lēnākā kešatmiņas atmiņa procesora mikroshēmā, un to parasti koplieto visi kodoli vai vismaz lielas to grupas.

Atšķirībā no L1 un L2, kas parasti ir cieši saistīti ar katru kodolu, L3 ir veidots kā liela vienota telpa , kurā var glabāt gan datus, gan instrukcijas, un kurai var piekļūt visi kodoli, ja tie nevar atrast meklēto savos lokālajos līmeņos.

Šī kopīgā daba ļauj ražotājiem izmantot ļoti interesantas metodes, piemēram, palielināt izmēru, izmantojot 3D sakraušanu. Tas attiecas uz AMD 3D V-Cache tehnoloģiju , kas pievieno papildu kešatmiņas mikroshēmas daļai centrālā procesora, lai palielinātu pieejamās L3 kešatmiņas apjomu, būtiski nepalielinot galvenās mikroshēmas virsmas laukumu.

L3 kešatmiņa var ievērojami atšķirties atkarībā no modeļa: no dažiem megabaitiem vienkāršos procesoros līdz desmitiem vai pat simtiem megabaitu L3 kešatmiņas serveru procesoros vai modeļos ar 3D sakraušanu, kas paredzēti ļoti prasīgām darba slodzēm, piemēram, datubāzēm, virtualizācijai vai augstas veiktspējas spēlēm.

L4 kešatmiņa: eksotiskais līmenis

Lai gan mūsdienu galddatoru procesoros tas nav izplatīts, L4 kešatmiņa pastāv un ir parādījusies dažos konkrētos modeļos kā papildu atbalsts , īpaši, ja ir iesaistīta jaudīga integrēta grafiskā karte (GPU). Šādos gadījumos L4 parasti tiek ieviesta ar atmiņu, piemēram, eDRAM, un atrodas atsevišķā korpusā ļoti tuvu centrālajam procesoram (CPU).

Klasisks piemērs bija Intel Core i5 5775C, kas apvienoja nelielu tradicionālo L3 kešatmiņu ar 128 MB eDRAM, ko izmantoja kā L4 kešatmiņu, lai paātrinātu integrētās grafikas piekļuvi atmiņai. Šī L4 kešatmiņa kalpoja kā liela joslas platuma buferis starp GPU un RAM, samazinot grafikas procesora tiešo atkarību no sistēmas atmiņas.

L4 kešatmiņas nav kļuvušas plaši izplatītas galddatoros, taču tās varētu atgūt nozīmi , attīstoties integrētajām CPU un GPU arhitektūrām, īpaši līdz ar datoros iebūvēto mākslīgā intelekta skaitļošanas pieaugumu.

Kā praksē darbojas centrālā procesora kešatmiņa

Ir svarīgi saprast, ka kešatmiņa nefunkcionē kā miniatūra RAM atmiņa, kurai programmētājs var novirzīt centrālo procesoru uz noteiktām adresēm. Patiesībā kešatmiņas pārvaldība ir automātiska un programmatūrai necaurspīdīga : tieši centrālā procesora aparatūra izlemj, kādus datus kopēt, kā tos organizēt un kad tos atmest.

Palaižot programmu, tās instrukcijas un dati vispirms tiek pārvietoti uz atmiņas ierīci (SSD vai HDD), pēc tam tiek ielādēti RAM atmiņā, un no turienes atmiņas fragmenti, kas ir vistuvāk CPU izmantotajai adresei, tiek kopēti uz kešatmiņu. Šī kopija nav ierobežota ar precīzu nepieciešamo adresi, bet attiecas arī uz apkārtējo atmiņas bloku, paredzot, ka arī blakus esošie dati drīzumā var būt noderīgi.

Centrālais procesors (CPU) tieši nevaicā RAM, lai noskaidrotu, vai tur ir dati; secība ir apgriezta: katrā piekļuves reizē tas vispirms pārbauda L1, tad L2, tad L3, un tikai tad, ja tas neizdodas visos līmeņos, tas izmanto RAM . Datu atrašana kešatmiņā tiek saukta par "trāpījumu", savukārt nepieciešamība doties uz RAM (vai pat krātuvi) ir kešatmiņas "kļūda".

Iekšējie algoritmi ir atbildīgi par tādas informācijas kešatmiņu, kas, visticamāk, tiks atkārtoti izmantota , un par tādas informācijas izdzēšanu, kas vairs nav nepieciešama. Tie ir diezgan sarežģīti mehānismi, kas ņem vērā piekļuves modeļus, kodolu savstarpējo saskaņotību un atmiņas fizisko struktūru.

Svarīgākais ir tas, ka katru reizi, kad centrālajam procesoram ir jāgaida papildu nanosekunde, lai izgūtu datus, tas nozīmē zaudētus pulksteņa ciklus . Ņemot vērā, ka mūsdienu centrālais procesors apstrādā miljardiem ciklu sekundē, pastāvīga kavēšanās kešatmiņas kļūdu dēļ novestu pie ievērojamiem kopējās veiktspējas zudumiem.

Kešatmiņas lietošanas secība un latentums

Kad procesoram ir nepieciešams datu fragments vai instrukcija, tas vienmēr seko vienam un tam pašam ceļam: vispirms tas meklē L1 līmenī , kas ir ātrākais piekļuves laiks; ja tā tur nav, tas pāriet uz L2 līmeni; ja arī tur nav, tas pāriet uz L3 līmeni. Tikai tad, ja tas neizdodas visos šajos līmeņos, tas piekļūst RAM, kuras piekļuves laiks ir par vairākām pakāpēm lēnāks.

Mūsdienu procesorā L1 latentums var būt mazāks par 1 nanosekundi , L2 latentums — dažas nanosekundes, bet L3 latentums — divciparu. Turpretī RAM latentums var būt desmitiem reižu lielāks atkarībā no moduļa ātruma (MT/s) un laika (CL).

Piemēram, jaunākās paaudzes Ryzen procesoram var būt aptuveni 512 KB L1 kešatmiņa ar aptuveni 0,7 ns latentumu, 8 MB L2 kešatmiņa ar aptuveni 2–3 ns latentumu un 32 MB L3 kešatmiņa ar vidējo piekļuves laiku nedaudz vairāk par 10 ns. DDR5 RAM, pat darbojoties augstās frekvencēs un divkanālu konfigurācijā, darbojas ar latentumu vairāku desmitu nanosekundžu apmērā.

Jo lielāka ir kešatmiņa, jo vairāk vietas tā aizņem uz silīcija mikroshēmas un jo augstāka parasti ir tās latentuma vērtība; tāpēc ražotājiem ir jāatrod līdzsvars starp izmēru, ātrumu, enerģijas patēriņu un izmaksām . Tādas tehnoloģijas kā 3D sakraušana ļauj palielināt L3 kešatmiņas ietilpību, būtiski neietekmējot galvenās mikroshēmas virsmas laukumu, lai gan vienmēr pastāv daži kompromisi, piemēram, neliels maksimālās frekvences samazinājums vai pārslodzes ierobežojumi.

Kad veiksmīga piekļuve notiek L1 vai L2 kešatmiņā, centrālais procesors (CPU) gandrīz nezaudē nevienu gaidīšanas ciklu, bet, ja meklēšana attiecas arī uz RAM, veiktspējas ietekme strauji palielinās. Tāpēc procesori ar samazinātu vai slikti izstrādātu kešatmiņu bieži darbojas sliktāk pat ar tādu pašu frekvenci un ar tādu pašu kodolu skaitu.

Saistība starp kešatmiņu, RAM un krātuvi

Datorā tiek izmantoti trīs galvenie atmiņas veidi: krātuve (HDD/SSD), RAM un centrālā procesora kešatmiņa. Lielapjoma atmiņa ir lielākā un lēnākā , tajā atrodas operētājsistēma, programmas un faili. RAM ir ātrāka un kalpo kā vispārēja darba vieta lietojumprogrammām.

Savukārt centrālā procesora kešatmiņa ir vismazākā, bet nepārprotami ātrākā . Tās funkcija ir darboties kā buferim starp RAM un izpildes kodolu, lai centrālajam procesoram nebūtu pastāvīgi jāpiekļūst operatīvajai atmiņai. Katrs kešatmiņas līmenis nedaudz tuvina datus kodolam un samazina efektīvo latentumu.

RAM ātruma un latentuma uzlabošana var daļēji mazināt kešatmiņas kļūmes, jo centrālais procesors (CPU) piedzīvos mazāku veiktspējas sodu, kad tam būs jāpiekļūst operatīvajai atmiņai . Tomēr daudzos gadījumos veiktspējas atslēga ir tieši kešatmiņas trāpījumu biežuma palielināšana, izmantojot labākas arhitektūras un, protams, lielāku ietilpību atbilstošos līmeņos.

Tāpēc, lai gan RAM joprojām ir ļoti svarīga (īpaši ļoti lielu slodžu vai ekstremālas daudzuzdevumu veikšanas gadījumā), kešatmiņa ir kļuvusi par kritisku faktoru, kas rada reālas atšķirības starp CPU dizainiem ar līdzīgu kodolu skaitu un frekvencēm.

Kešatmiņa salīdzinājumā ar Scratchpad RAM

Pašā procesorā var būt ne tikai kešatmiņa; dažas arhitektūras ietver arī tā saukto Scratchpad RAM , un ir svarīgi nejaukt abus jēdzienus, jo to filozofija ir ļoti atšķirīga.

Kešatmiņa, kā jau redzējām, darbojas kā automātiska, pagaidu RAM datu kopija, kas ir vistuvāk pašreiz izpildāmajiem datiem. Programmētājs to tieši nepārvalda: aparatūra saskaņā ar savām iekšējām politikām izlemj, kas tiek ievadīts un kas tiek izvadīts.

Savukārt Scratchpad RAM ir atmiņa, kas darbojas līdzīgi lokālajai RAM pašā kodolā vai skaitļošanas blokā, un programmatūrai tā ir skaidri jāpārvalda . Tas nozīmē, ka programma manuāli kopē datus, ko tā vēlas saglabāt šajā vietā, un arī izlemj, kad tos notīrīt vai aizstāt, it kā tā būtu īpaši lokālā RAM.

Tāpēc galvenā atšķirība ir tā, ka kešatmiņa ir pilnīgi caurspīdīga un to pats pārvalda centrālais procesors (CPU) , savukārt Scratchpad darbībai ir nepieciešama tieša koda iejaukšanās. Abas šīs metodes pastāv līdzās dažās specializētās mikroshēmās, taču kešatmiņa ir standarts universālajos procesoros, ko izmantojam datoros, klēpjdatoros un mobilajās ierīcēs.

Kā kešatmiņa ietekmē reālo veiktspēju?

Šajā brīdī rodas pamatots jautājums: ja diviem procesoriem ir vienāds kodolu skaits un līdzīgas frekvences, cik lielā mērā kešatmiņa faktiski ietekmē veiktspēju? Atbilde ir tāda, ka tas ir ļoti atkarīgs no darba slodzes veida , taču atsevišķos uzdevumos atšķirība var būt ļoti ievērojama.

Ļoti ilustratīvs gadījums ir atrodams ar tādiem procesoriem kā AMD Ryzen 7 5800X un tā 5800X3D versiju. Abiem ir viena un tā pati bāzes arhitektūra un vienāds kodolu skaits , taču 3D modelis pievieno milzīgu daudzumu sakrautas L3 kešatmiņas, palielinot to no 32 MB līdz kopumā 96 MB.

Lai to panāktu, bija nepieciešams nedaudz samazināt bāzes un turbo frekvences un izslēgt tradicionālās pārtaktošanas iespējas — mēreni zaudējumi, kas teorētiski varētu nedaudz samazināt neapstrādātu veiktspēju. Tomēr, testējot spēles un noteiktas kešatmiņai jutīgas slodzes, veiktspējas lēciens ir iespaidīgs par labu modelim ar sakrautu L3 kešatmiņu.

Daudzos spēļu testos 5800X3D piedāvā divciparu priekšrocības vidējā FPS ziņā salīdzinājumā ar oriģinālo 5800X, un visinteresantākais ir tas, ka tas arī nepārprotami uzlabo 1% minimumus, tas ir, tos brīžus, kad spēles dzinējs cieš visvairāk un jūs pamanāt raustīšanos vai plūstamības kritumu.

Tomēr apjomīgos satura veidošanas uzdevumos (renderēšanā, dažos rediģēšanas uzdevumos utt.) L3 kešatmiņas palielināšana nenodrošina lielus uzlabojumus vai pat var pasliktināt veiktspēju, ja ierobežojošais faktors ir zemākas frekvences. Šādos gadījumos kešatmiņa nebija vājā vieta, bet gan citi aspekti, piemēram, neapstrādāta skaitļošanas jauda vai atmiņas joslas platums.

Kešatmiņa un spēļu veiktspēja

Mūsdienu videospēles, īpaši visprasīgākās, apstrādā lielu datu apjomu, kas centrālajam procesoram (CPU) ir pastāvīgi jāapstrādā: spēles loģika, fizika, mākslīgais intelekts, grafikas procesora (GPU) izsaukumu sagatavošana utt. Šajā kontekstā liela un labi izmantota L3 kešatmiņa var būtiski ietekmēt situāciju.

Spējot uzglabāt vairāk datu un instrukciju, kas saistītas ar spēles pasaules stāvokli, centrālais procesors samazina RAM piekļuves reižu skaitu . Tas nozīmē labāku vidējo kadru ātrumu sekundē spēlēs, kurās procesors ir ierobežojošais faktors, bet, pats galvenais, lielāku stabilitāti: mazāk pēkšņu kritumu un vienmērīgāku reakcijas laiku.

AMD tā sauktā 3D V-Cache tehnoloģija ir izvirzījusi šo problēmu priekšplānā. Modeļi, piemēram, Ryzen 7 7800X3D un 7950X3D, integrē milzīgu L3 kešatmiņas apjomu (96 MB, 128 MB utt.) un, pateicoties šai papildu kešatmiņas ietilpībai, ir spējuši sevi pozicionēt mājas spēļu veiktspējas priekšgalā.

Piemēram, 7800X3D mikroshēmā ir apvienota 1 MB kopējās L1 kešatmiņas, 16 MB L2 kešatmiņas un slavenā 96 MB L3 kešatmiņas. Izpratne par kešatmiņas darbību atklāj, ka tas nav tikai iespaidīgs mārketinga skaitlis: tā ļauj vairāk spēles noderīgā "stāvokļa" saglabāt pašā centrā , palielinot veiksmes iespējas un samazinot piekļuvi atmiņai.

Tomēr kešatmiņa vien brīnumus nedarīs: ja bāzes procesors ir ļoti vājš, kešatmiņas pievienošana to pēkšņi nepārvērtīs par zvēru. Ideāla kombinācija spēlēm joprojām ir augsts IPC, labs pulksteņa ātrums, pietiekama kešatmiņa un ātra RAM ar nelielu latentumu.

Intel nostāja attiecībā uz AMD 3D kešatmiņu

Ņemot vērā Ryzen procesoru ar 3D V-Cache panākumus spēļu pasaulē, būtu loģiski pieņemt, ka Intel atkārtotu tieši tādu pašu stratēģiju. Tomēr uzņēmums ir skaidri norādījis, ka vismaz pagaidām tas neplāno risinājumu, kas ir identisks AMD X3D modeļiem.

Intel vairāk koncentrējas uz kopējās veiktspējas līdzsvara saglabāšanu dažādos scenārijos (produktivitāte, radīšana, spēles, mākslīgais intelekts utt.), nevis tikai uz nišu, kurā milzīgā L3 kešatmiņa spīd visspilgtāk, proti, hardcore spēlēm.

Tas nenozīmē, ka viņi atstāj novārtā kešatmiņu: uzņēmums plāno pakāpeniski palielināt L1, L2 un L3 kešatmiņu nākamajās paaudzēs, taču nepaļaujoties tikai uz milzīgu L3 kešatmiņas palielināšanu, kā to dara AMD. Jā, kešatmiņas uzlabojumi būs, taču tie tiks sadalīti un tos pavadīs izmaiņas arhitektūrā, hibrīdkodolos, integrētā mākslīgā intelekta un citās funkcijās.

Tomēr konkurences spiediens ir acīmredzams, īpaši augstas klases portatīvo un galda spēļu ierīču segmentā, kur AMD X3D modeļi ir kļuvuši par etalonu. Būs interesanti redzēt, kā šī "kešatmiņas cīņa" attīstīsies nākamajā centrālo procesoru vilnī.

CPU kešatmiņa salīdzinājumā ar citām sistēmas kešatmiņām

Lai gan parasti, domājot par centrālā procesora kešatmiņu, mēs runājam par "kešatmiņu", šis termins plašāk attiecas uz jebkuru pagaidu datu glabātuvi, kas paredzēta biežas piekļuves paātrināšanai . Datorā ir vairāku veidu kešatmiņa papildus tai, kas integrēta procesorā.

No vienas puses, mūsdienu grafikas kartēm ir sava iekšējā kešatmiņa (GPU kešatmiņa) , kas palīdz pārvaldīt tekstūras, ēnotājus, buferus un citus grafikas datus, pastāvīgi nepaļaujoties uz VRAM. Cietajiem diskiem un SSD diskdziņiem ir arī diska kešatmiņa, kas lasīšanas un rakstīšanas buferēšanai izmanto ātro atmiņu (DRAM vai SLC atkarībā no modeļa).

Programmatūras līmenī pārlūkprogrammas, operētājsistēmas un dažādas lietojumprogrammas izmanto savas kešatmiņas: pārlūkprogramma saglabā pagaidu failus, attēlus un sīkfailus diskā , lai tie nebūtu jālejupielādē vēlreiz, un daudzas lietotnes saglabā bieži izmantotos datus, lai ātrāk startētu un reaģētu.

Tas pats notiek mobilajos tālruņos un planšetdatoros: procesoram ir sava iekšējā L1/L2/L3 kešatmiņa , integrētajam GPU var būt sava kešatmiņas sistēma, un lietotnes aizpilda iekšējo atmiņu ar pagaidu datiem, kas uzlabo pieredzi... līdz tās aizņem pārāk daudz vietas un tā ir jāattīra.

Svarīgi ir nejaukt šīs programmatūras vai ierīču kešatmiņas ar centrālā procesora kešatmiņu: tām ir kopīga filozofija, taču ne viena un tā pati atrašanās vieta vai ātrums . Centrālā procesora kešatmiņa joprojām ir visātrākā un vissvarīgākā tīras skaitļošanas veiktspējas nodrošināšanai.

Kāda ir kešatmiņas loma mobilajās ierīcēs un vai tās dzēšana ietekmē jūsu datus?

Runājot par "kešatmiņas iztīrīšanu" mobilajos tālruņos vai lietotnēs, mēs parasti nerunājam par procesora L1/L2/L3 kešatmiņu (kas ir aparatūras daļa un to nevar tāpat vien izdzēst ), bet gan par pagaidu krātuvi, ko lietotnes saglabā ierīces atmiņā.

Notīrot lietotnes kešatmiņu, tiek dzēsti pagaidu faili, lejupielādētie attēli, sesijas dati utt. , bet ne fotoattēli, videoklipi vai personīgie dokumenti. Tie tiek glabāti jūsu iekšējā atmiņā vai atmiņas kartē, nevis lietotnes kešatmiņā.

Tādēļ lietotnes vai pašas Android/iOS sistēmas kešatmiņas notīrīšana neizdzēš jūsu fotoattēlus vai svarīgus failus . Tomēr nākamajā reizē, kad atverat dažas lietotnes, noteikta satura ielāde var aizņemt nedaudz ilgāku laiku, jo tām šie dati būs jāatjauno vai jālejupielādē atkārtoti.

Mobilajās ierīcēs, tāpat kā datoros, regulāra ļoti ietilpīgu lietotņu kešatmiņas tīrīšana var būt laba prakse, lai atbrīvotu vietu krātuvē un novērstu sistēmas lēnu darbību, īpaši modeļos ar mazu iekšējo atmiņu.

Savukārt procesora iekšējā kešatmiņa ir pilnībā caurspīdīga lietotājam un netiek manuāli "tīrīta" ; tā pati sevi pārvalda milisekundēs normālas ierīces darbības laikā.

Īsāk sakot, kad mobilajā tālrunī redzat opciju “notīrīt kešatmiņu”, atcerieties, ka jūs piekļūstat pagaidu lietojumprogrammu datiem , nevis procesora kešatmiņai, ko mēs esam paskaidrojuši šajā rakstā.

Galu galā procesora kešatmiņa ir viena no tām sastāvdaļām, kas paliek neredzama, bet ietekmē visu: sākot no spēles vienmērīguma līdz programmas atvēršanas ātrumam. Izpratne par to, kā tā ir organizēta līmeņos (L1, L2, L3 un dažos gadījumos L4), kā tā mijiedarbojas ar RAM un krātuvi, un kāpēc ietilpības palielināšanās var ievērojami uzlabot veiktspēju noteiktos scenārijos, ļauj lasīt centrālā procesora specifikācijas no jauna skatupunkta un novērtēt, vai tā patiešām atbilst jūsu paredzētajam lietojumam, neatkarīgi no tā, vai tā ir spēlēšana, darbs, satura veidošana vai vienkārši atsaucīgākas sistēmas baudīšana ikdienas dzīvē.