Как работает кеш-память процессора.

Во всех современных процессорах имеется кэш-контролер с памятью. Кэш – это память, работающая на частоте процессора, предназначенная для временного хранения данных. Применение кэш-памяти, избавляет компьютер от его узкого места, состоящего в том, что оперативная память работает медленнее, чем сам процессор, это приводить к его простою во время ожидания поступления очередных данных. Бывает что быстродействие зависит не только от цены компьютера, сравните если надо собрать компьютер онлайн.

Процессоры имеют два, а некоторые даже три уровня кэш-памяти. Если необходимая информация находится в кэш, то центральному процессору не приходится обращаться к оперативной памяти через низкоскоростную системную шину. Чтобы убедится в этом, достаточно сравнить скорость «камешка» и ОЗУ.

Чтобы понять работу кэш-памяти разных уровней разберем небольшой пример. Посетитель поликлиники у нас выступит в роли процессора, архив регистратуры в роли оперативной памяти, а медсестра регистратуры – кэш контролера. Представьте, что человек заболел и обратился в поликлинику. Медсестра в архиве регистратуры отыщет его карточку и направит к врачу. Затем больной ежедневно, в одно и то же время начинает приходить на прием к доктору. Медицинская сестра зная об этом, для того чтобы не идти разыскивать его карточку в архиве, отложила ее на столе. И как только больной обратится в регистратуру, сразу ее выдаст. Наш стол – это и есть кэш-память первого уровня. Затем больного поставили под наблюдение, и он стал посещать поликлинику раз в неделю. Наша умница медсестра положила карточку в находящийся рядом шкаф, где находятся карточки таких же наблюдаемых больных. По просьбе больного, она так же быстро ее выдаст, иначе ей пришлось бы снова заниматься поиском карточки в архиве. Рядом находящийся шкаф здесь выступает в роли кэш-памяти второго уровня. Как видите, нашему больному не приходится терять время в ожидании амбулаторной карты, в отличие от первого посещения поликлиники.

Кэш-память первого уровня современных процессоров имеет коэффициент совпадения, равный 90%. В девяти случаях из десяти контролер кэш, при отсутствии данных в первом уровне, находит ее в кэш-памяти второго уровня. Суммарный коэффициент совпадений, первого и второго уровней составляет 99%.Всего лишь в одном случае из ста процессору приходится обращаться к более медленной оперативной памяти.