Τι είναι το λεωφορείο cache;

Ένας δίαυλος cache είναι ένα ειδικό λεωφορείο υψηλής ταχύτητας που χρησιμοποιεί ένας επεξεργαστής υπολογιστή για να επικοινωνήσει με τη μνήμη της προσωρινής μνήμης.Επίσης γνωστό ως λεωφορείο πίσω, λειτουργεί με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από το λεωφορείο συστήματος.Ένας δίαυλος cache συνδέει απευθείας έναν πυρήνα επεξεργαστή με την κρυφή μνήμη του.Τρέχει ανεξάρτητα από το λεωφορείο επεξεργαστή, μεταφέροντας δεδομένα σε μια ευρύτερη, λιγότερο περιορισμένη διαδρομή.Ένας δίαυλος cache χρησιμοποιείται στους περισσότερους σύγχρονους επεξεργαστές για να μειώσει το χρόνο που απαιτείται για την ανάγνωση ή την τροποποίηση των δεδομένων που έχουν συχνά πρόσβαση.Η προσωρινή μνήμη είχε πρόσβαση στο λεωφορείο επεξεργαστή, όπως και η κανονική μνήμη του συστήματος.Η ποσότητα της μνήμης της προσωρινής μνήμης ήταν συχνά αρκετά μικρή και προσφέρθηκε μόνο ως προαιρετική βελτίωση της απόδοσης του συστήματος. Καθώς η ταχύτητα και η αποτελεσματικότητα του επεξεργαστή αυξήθηκαν στις αρχές της δεκαετίας του 1990, ο δίαυλος του επεξεργαστή έγινε συμφόρηση.Η γρήγορη μνήμη cache απαιτεί έναν τρόπο αλληλεπίδρασης με τον επεξεργαστή χωρίς να περιμένει πολύ πιο αργή μνήμη συστήματος και λειτουργίες εισόδου/εξόδου για να τελειώσει.Στα μέσα της δεκαετίας του 1990, οι περισσότεροι νέοι επεξεργαστές υιοθέτησαν μια αρχιτεκτονική διπλού Bus για την επίλυση αυτού του προβλήματος.Δημιουργήθηκε ένας δίαυλος προσωρινής μνήμης υψηλής ταχύτητας για να αποκτήσετε πρόσβαση στην προσωρινή μνήμη απευθείας.Αυτό το λεωφορείο δεν χρησιμοποιείται για τίποτα άλλο mdash; Όλες οι άλλες μεταφορές δεδομένων χρησιμοποιούν το βραδύτερο λεωφορείο επεξεργαστή, επίσης γνωστό ως λεωφορείο μπροστινής πλευράς.Ο επεξεργαστής μπορεί να χρησιμοποιήσει και τα δύο λεωφορεία ταυτόχρονα, με αποτέλεσμα ουσιαστικά καλύτερη απόδοση.Μεγάλες ποσότητες προσωρινής μνήμης on-chip δεν ήταν ακόμη οικονομικά αποδοτικές λόγω των προβλημάτων απόδοσης παραγωγής.Τα μεταγενέστερα σχέδια συχνά ενσωματώνουν ένα μείγμα εσωτερικής και εξωτερικής μνήμης προσωρινής μνήμης καθώς βελτιώθηκε η απόδοση.Οι σύγχρονοι επεξεργαστές χρησιμοποιούν συνήθως μια μεγάλη ποσότητα εσωτερικής προσωρινής μνήμης.Πολλοί περιλαμβάνουν 8 megabytes (MB) ή περισσότερο, σε σύγκριση με παλαιότερα σχέδια που συχνά είχαν μόνο 8 kilobytes (KB).Στα σύγχρονα σχέδια όπου ολόκληρη η κρυφή μνήμη είναι on-chip, ο δίαυλος cache μπορεί να είναι αρκετά μικρός με μια πολύ ευρεία διαδρομή δεδομένων, 512 bits σε ορισμένους επεξεργαστές.Το λεωφορείο συνήθως λειτουργεί με την ίδια ταχύτητα με τον ίδιο τον επεξεργαστή.Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι το περιεχόμενο cache μπορεί να διαβαστεί ή να τροποποιηθεί πολύ γρήγορα.

Κάθε πυρήνας ενός επεξεργαστή πολλαπλών πυρήνων μπορεί να έχει τη δική του μνήμη cache ή να μοιράζεται μια μεγάλη κοινή μνήμη cache.Και στις δύο περιπτώσεις, ένας δίαυλος cache συνδέει κάθε πυρήνα με την κατάλληλη μνήμη cache.Όταν κάθε πυρήνας του επεξεργαστή έχει τη δική του ξεχωριστή κρυφή μνήμη, μπορεί να προκύψει προβλήματα συνεκτικότητας.Για παράδειγμα, όταν ένα πυρήνα ενημερώνει τα δεδομένα στην κρυφή μνήμη του, άλλα αντίγραφα αυτών των δεδομένων σε άλλες μνήμες γίνονται ξεπερασμένες ή παλιές.Ένας τρόπος με τον οποίο μπορεί να επιλυθεί αυτός ο τύπος προβλήματος είναι η χρήση ενός ειδικού τύπου λεωφορείου cache, μερικές φορές που ονομάζεται διαύλου μεταξύ πυρήνων.Αυτό το λεωφορείο συνδέει όλες τις μνήμες μαζί, έτσι ώστε ο καθένας να μπορεί να παρακολουθεί τι κάνουν οι άλλοι mdash, αν ενημερώσει ένα κομμάτι κοινών δεδομένων, οι άλλοι μπορούν να αντικατοπτρίζουν αμέσως το νέο περιεχόμενο.