Cache: Quelles sont et quelles différences sont entre types L1, L2 et L3

Il y a quelques mois, nous publions un Article dédié à l’examen minutieux des éléments les plus importants qui donnent vie à un processeur. Parmi eux se trouve la mémoire cache, une composante qui a vécu une évolution importante au cours des dernières décennies, mais elle est toujours aujourd’hui un grand étranger.

Nous savons que nombre de nos lecteurs sont clairs sur le rôle joué dans un processeur Les cœurs, la CIB et le processus de fabrication, mais le cache continue de générer des doutes, et nous avons donc décidé de faire cet article spécial, dans lequel nous allons vous dire tout ce dont vous avez besoin sur le cache en général, et sur Tous les types existants.

Nous pouvons actuellement différencier le cache dans L1, L2 et L3, les nomenclatures avec lesquelles les différents niveaux sont identifiés dans lesquels ils sont encadrés. Il est également utilisé, bien que rarement, un type de cache connu sous le nom de L4, en particulier dans les processeurs qui viennent avec des GPU intégrés.

Surtout, nous approfondirons les lignes suivantes, alors faites-la confortable, qu’il y a de nombreuses choses intéressantes à lire. Alors que nous vous invitons toujours à nous laisser des questions dans les commentaires.

Mémoire de cache: Qu’est-ce que cela fonctionne et comment ça marche?

Mémoire de cache: Quoi C'est et quelles différences sont entre types L1, L2 et L3 32

image d’un processeur HASWELL-E de huit noyaux. Comme nous voyons tous ont accès au cache L3.

Le cache est, comme son propre nom indique, un type de mémoire spécifique. Sur un ordinateur, il existe différents types de mémoire regroupés en deux grandes variantes: la mémoire volatile et la mémoire non volatile, étant la première qui perd les données lorsque nous éteignons l’équipement (RAM, par exemple) et le second que le maintien (un disque dur ou un SSD, par exemple).

Eh bien, le cache est un type de mémoire spécifique préparé pour supporter le processeur, ce qui est capable de travailler à des vitesses très élevées . Cette mémoire est divisée en différents niveaux, comme nous l’avons dit, mais sa fonction de base est la même: supporte la CPU pour améliorer ses performances.

à cet effet agit comme un système de stockage d’instructions et de données capables de communiquer avec le processeur à grande vitesse. Normalement dans les données et instructions du cache sont stockés que le processeur devra remplir différentes tâches à court terme. Avec cela, deux choses très importantes sont évitées pouvant réduire les performances:

  1. que le processeur doit effectuer des cycles de travail pour obtenir les données ou les instructions dont vous avez besoin.
  2. que vous avoir à accéder à la RAM (plus lent que le cache) pour obtenir de telles données ou instructions.

la vitesse du cache importe et beaucoup, mais aussi la capacité de la même chose, bien que sur Ce sujet nous allons parler au point suivant. Il est important de se rappeler que dans les générations les plus anciennes de processeurs, le cache L2 et L3 a été intégré longtemps sur la carte mère et non dans l’encapsulation du processeur. Cela supposait que les informations ont dû parcourir une distance importante dans chaque accès, ce qui avait mis fin à un impact considérable sur la performance.

Actuellement, tous les types de cache sont intégrés à l’encapsulation du processeur, avec la seule exception de L4 que, pour des raisons de taille et d’espace, entre généralement une encapsulation propre située juste après l’encapsulation principale. Cela a des conséquences importantes, comme nous le verrons ci-dessous.

Cache: types et hiérarchie

Mémoire de cache: Quelles sont les différences entre les types L1, L2 et L3 34

Image d’un processeur Intel Nehalem. Comme nous le voyons, les quatre noyaux ont accès au cache L3. Les grands cercles identifient le cache L2 et le petit cache L1.

Nous avons déjà vu ce que c’est et ce qui fonctionne le cache. En général, il est un soutien important pour le processeur que, comme nous l’avons dit, est divisé en un total de trois niveaux généraux que nous pouvons ajouter une pièce qui n’est pas courante et qui joue un rôle particulier, car nous allons expliquer plus tard.

La différenciation entre le cache L1, L2 et L3 est obéi à une ordonnance hiérarchie établie par proximité du processeur, de la vitesse et de la capacité. Nous utiliserons deux exemples extrêmes afin que vous puissiez voir les grandes différences qui peuvent être en termes de quantité en fonction de chaque processeur, bien que la fonction du cache soit la même dans tous les cas.

  • Cache L1: C’est le niveau le plus basique, le plus proche du processeur et le plus rapide.C’est aussi la moindre capacité, par exemple, un processeur à deux cœurs tel que Pentium G4560 comporte 64 Ko au total (32 kb par noyau), bien que les modèles les plus puissants (Série Xeon et EPYC) puissent atteindre 3 Mo sans problème.
  • Cache L2: C’est un niveau intermédiaire qui présente un bon équilibre entre la capacité, la proximité et la vitesse. Suite à l’exemple précédent, le Pentium G4560 comporte 512 Ko (256 kb par noyau) en cache L2, mais une filetage 2990Wx atteint 16 Mo au total (512 kb par noyau).
  • Caché L3: position à un niveau inférieur à celui du précédent en proximité et à la vitesse, mais il a une capacité beaucoup plus grande. Le Penitum G4560 a 3 Mo de cache L3 partagée dans ses deux cœurs, tandis que la filetage 2990Wx est livré avec un total de 64 Mo (16 Mo partagé par chaque bloc de huit noyaux).
  • Caché L4: ES A Type inhabituel de cache normalement utilisé comme support pour améliorer les performances GPU intégrées. Par exemple, le noyau I5 5775C venait avec 6 Mo de L3 et 128 Mo d’Edram en tant que cache L4, utilisé comme tampon pour Intel Iris Pro 6200 graphique. Ainsi, la bande passante a été améliorée et l’impact d’avoir à recourir à la RAM comme mémoire graphique.

Lorsqu’un processeur recherche des instructions et des données qui ont besoin de premiers stations sur le cache L1, si vous le pouvez Vous ne trouvez rien, il a recours au cache L2 et enfin au cache L3. En caso de que ninguna de las cachés contenga lo que está buscando no tiene más opción que recurrir a la memoria RAM, y si tampoco está en ella tiene que realizar un ciclo de trabajo completo, con todo lo que ello supone a nivel de rendimiento.

Bien, para acceder a cada nivel de memoria caché es necesario un tiempo determinado, un retraso que se conoce como latencia, y que representa ese retardo que tiene que asumir el sistema hasta que el procesador encuentre lo que necesita pour travailler. La latence d’accès au cache L1 est le plus bas et augmente considérablement les niveaux de L2 et L3, jusqu’à ce qu’il touche le toit en cas d’accéder à la RAM.

Cette explication, cela nous aide également à comprendre la référence que nous ont déjà apporté aux conceptions qui intégraient le cache L2 et L3 sur la carte mère. La distance entre les composants a considérablement augmenté la latence et un rendement considérablement réduit, ce qui pourrait être dépassé en montage des trois types de cache principaux dans l’encapsulation de la CPU.

Notes finales

Memoria caché: qué es y qué diferencias hay entre los tipos L1, L2 y L3 36Cache: Quelles sont les différences entre types L1, L2 et L3 36

image d’un processeur de Ryzen. Comme nous le voyons, le cache L3 est partagé en blocs de quatre noyaux.

Aujourd’hui, le cache a cessé d’être un problème, car même les processeurs les plus élémentaires sont équipés de cache L3, cependant quelque chose qui, cependant , n’a pas eu lieu il y a quelques années.

Nous ne devons pas nous obséder à ce sujet, même s’il est vrai que l’impact du cache dans la performance globale du système ne doit pas être uniforme, déjà Cela dépend d’autres aspects tels que l’architecture du processeur et de sa puissance brute, ainsi que, indirectement, la vitesse de travail et la latence de la RAM.

par exemple, l’architecture de base monolithique utilisant des processeurs Intel permet vous travailler avec des souvenirs de cache de L3 plus élevés qui ont une latence plus faible, tandis que dans le cas des processeurs AMD Ryzen, il se produit au contraire, en raison de l’architecture MCM qui sépare le cache L3 en blocs de noyau, appelée Unités CCX dans Zen et zen + et chiplettes (deux u CCX nitigies) dans zen 2.

En ayant une RAM plus rapide, il est également possible de réduire l’impact qui a l’absence de données nécessaires dans le cache, qui, comme nous le voyons, oblige le processeur à regarder la RAM. Dans les futures conceptions de niveau processeur, la possibilité d’intégrer la mémoire de cache L4 a été soulevée en tant que support total à la CPU et l’intégration de la RAM a également été abaissée par l’empilement 3D, un sujet que nous traitons à son époque dans cet article.

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