Cos'è una cache della CPU?

La cache dell'unità di elaborazione centrale (CPU) è un tipo di memoria di accesso casuale (RAM) che viene costruita direttamente nel microprocessore stesso di un computer ed è designato come cache L1.Un'altra varietà di cache della CPU è la capacità limitata L2 STATIC RAM (SRAM) sulla scheda madre.Entrambi questi tipi di memoria sono i primi a cui si accede dal microprocessore nell'esecuzione delle istruzioni di routine prima dell'utilizzo della memoria RAM standard e questo fornisce ai processori le caratteristiche delle prestazioni migliorate.

La pratica di posizionare la memoria della cache della CPU sui microprocessori per l'accesso immediato alla memoria al fine di accelerare l'accesso ai dati per il processore è stata eseguita dalla creazione del processore di computer 80486 realizzato nel 1989, che aveva un registro cache L1 rudimentale incorporato in integratoEsso.Livelli più grandi di cache L2 che sono stati direttamente integrati nella funzionalità del processore sono usciti nel 1995. A partire dal 2011, in alcuni sistemi informatici esiste anche un terzo livello di memoria della cache della CPUdi sé è usato.Ogni livello di cache è progettato per essere prestazioni più ampie e più lente all'aumentare della distanza dal microprocessore.I primi livelli di cache della CPU L1 erano di dimensioni di 8 kilobyte, con cache L2 su macchine a partire dal 2007 che già superava il limite di dimensioni di 6 megabyte e alcuni sistemi a partire dal 2011 avevano incorporato un buffer di cache L4 fino a 64 megabyte di dimensioni.

La funzione della memoria di cache a basso volume ad alta velocità per i microprocessori si concentra attorno al modo in cui effettuano istruzioni.Poiché un microprocessore esegue operazioni, deve tradizionalmente inviare richieste di dati alla memoria principale attraverso il bus di sistema.In termini di computer, questo è un processo molto lento, quindi i progettisti della CPU integrati nelle scorciatoie per il processo per i dati a cui si accede ripetutamente dal microprocessore.Quando si accede frequentemente, i dati vengono già caricati nella cache della CPU, il microprocessore può eseguire operazioni a una velocità molto più veloce ed efficiente.Per questo motivo, questa memoria dell'unità di processo centrale viene spesso definita cache di istruzioni o cache di dati in cui è legata direttamente alla funzionalità del microprocessore e dell'hardware del computer stesso.Al contrario, gran parte dei dati archiviati nella RAM standard su un computer sono la cache del software per i numerosi programmi che il computer è in esecuzione contemporaneamente. La cache L1 viene spesso definita anche memoria protetta o memoria con un'allocazione senza scrittura,Poiché i dati memorizzati in questa cache sono essenziali per la funzione del computer.Se viene accidentalmente sovrascritto, il computer può subire un errore di protezione generale in cui è costretto a chiudersi e riavviare per cancellare la cache della CPU corrotta.Vari livelli di cache della CPU hanno funzionalità buffer di scrittura, in cui scriveranno dati archiviati lì alla memoria principale per liberare spazio nella cache per quando più frequentemente le operazioni accessibili devono prendere una priorità più elevata nell'elaborazione.

Grandi quantità di cache della CPU miglioreranno le prestazioni dei microprocessori fino a un punto in cui può sovraperformare un processore più veloce che ha meno memoria di cache integrata nel sistema.La velocità del bus frontale (FSB) è anche determinante per determinare le prestazioni del microprocessore.Le velocità degli autobus in generale sono state tradizionalmente un collo di bottiglia per le caratteristiche delle prestazioni sui personal computer (PC) in cui l'elaborazione deve essere incanalata avanti e indietro attraverso il bus per la memoria.Le tariffe FSB elevate a partire dal 2011 per i processori Core 2 sono a un livello di 1.600 megahertz, o 1.600 milioni di cicli al secondo, di set di istruzioni per computer.