Hvor viktig er en prosessor Cache?

En prosessor er avgjørende for en datamaskin, som det er den aktive komponent som går datamaskinens program. Den utfører aritmetiske, sammenligner verdiene av variablene og transporterer data mellom forskjellige steder. Prosessorer dra nytte av en form for hukommelse som kalles cache, små mengder av noe som dramatisk forbedrer en prosessor ytelse.

Prosessor og Minne

En prosessor er en kompleks integrert krets som består av millioner av transistorer. Det har et sett med instruksjoner for å flytte data, å sammenligne den og utføre aritmetiske, og et lite antall spesielle minneceller som kalles registre. Minne eksternt til prosessoren holder alle sine aktive programmer og data. Før det kan gjøre sitt arbeid, må prosessoren først hente data fra minnet. Dette er en relativt langsom prosess; prosessoren tilbringer en god del av sin tid på å vente.

cache

For å bøte på problemet med prosessor inaktiv tid, databrikke designere lagt minne, kalt cache, til selve prosessoren. Det sparer data hentet under tidligere instruksjoner slik at prosessoren kan bruke det. Hvis prosessoren finner data som allerede er i cache, trenger det ikke å ta ekstra forholdsregler for å få det fra eksternt minne. En tilstrekkelig mengde av buffer reduserer prosessor minneaksesse med ca. 90 prosent.

Klokkefrekvens og Prosessorhastighet

Et signal som kalles en klokke styrer prosessoren. Klokken er en jevn strøm av elektriske pulser som utløser prosessorens kretser. Typisk datamaskin klokke hastigheter varierer fra 500 MHz til over 3 GHz. Teoretisk sett, jo raskere klokke, jo raskere prosessoren kjører; men kan prosessoren ikke kjøre mye raskere enn hastigheten som den ble utformet. Bruke bufferen øker ytelsen ved flere ganger uten å endre klokkehastighet.

Strømforbruk

Jo raskere en prosessor kjører, jo mer strøm den bruker og jo mer varme den produserer. Prosessorer med cache levere god ytelse med moderate klokke hastigheter, holde chip strømforbruk rimelig. Dette er spesielt viktig for mobile enheter, som batterilevetid er et betydelig problem. Fordi den reduserer mengden av arbeid prosessoren gjør for et gitt sett av instruksjoner, sparer energi buffer.

cache Size

Cache er en dyr form for hukommelse, og prosessorene har det i relativt små mengder. I 2011 har en prosessor for en vanlig stasjonær datamaskin 2 MB cache, sammenlignet med 4 GB RAM. Større cache størrelser ikke betydelig forbedre ytelsen: om 2 MB cache reduserer minneaksesse med 90 prosent, en dobling den til 4 MB forbedrer det til 95 prosent. Chip designere vurdere nøye cache størrelser, velge et beløp som gir den beste forbedringen for den ekstra kostnaden.