کش L3 در نسل چهارم Coreهای اینتل با معماری هسول

کش L1، L2 و L3 و سطوح بعدی آن برای دسترسی سریع‌تر پردازنده به اطلاعات و آدرس‌ها در کنار آن قرار می‌گیرند و سرعت پردازش را افزایش می‌دهند. کش سریع‌تر از رم است. کش نرم‌افزارها و مرورگرها و همچنین هارد دیسک هم داده‌های پرکاربرد را نگه می‌دارد و عملکردی مشابه دارد. تأخیر در دسترسی به کش و پهنای باند آن، دو فاکتور بسیار مهم و موثر روی سرعت فرآیند است. در ادامه با کش پردازنده بیشتر آشنا می‌شویم.

برگی از تاریخ، وقتی کش مهم و مهم‌تر می‌شود

اختراع کش یکی از مهم‌ترین اتفاقات در دنیای پردازش است. تقریباً تمام پردازنده‌های پیشرفته مقداری کش دارند. حال ممکن است در هسته‌های ضعیف و کوچکی مثل Cortex-A5 آرم، مقدار و سرعت کش کمتر باشد و در پردازنده‌های رده بالای Core i7 اینتل، سرعت و مقدار این حافظه‌ی مهم، بیشتر باشد.

امروزه حتی میکروکنترلرهای رده اول هم مقداری حافظه به عنوان کش دارند تا عملکردشان به مراتب بهتر شود. حافظه‌ی کش هم مثل هر حافظه‌ی فعال دیگری به توان الکتریکی نیاز دارد اما حتی توان مصرفی بیشتر هم جلوی استفاده از کش را نگرفته است.

نمونه‌ای از آن Cortex-M4 آرم است. آرم را با تراشه‌های معروف گوشی و تبلت می‌شناسیم ولی میکروکنترلرهای اتمل مثل تراشه‌ای که به صورت شماتیک در تصویر زیر می‌بینید هم حافظه‌ی کش دارد:

حتی Cortex-M4 با سرعت کلاک 120 مگاهرتز هم از کش استفاده‌ی بهینه می‌کند

حتی Cortex-M4 با سرعت کلاک ۱۲۰ مگاهرتز هم از کش استفاده‌ی بهینه می‌کند

در سال‌های اولیه‌ی شکل‌گیری تراشه‌ها، سرعت حافظه‌ها به نسبت سرعت و قدرت پردازشی پردازنده خوب و حتی زیاد بود. اما در دهه‌ی ۱۹۸۰ وضعیت کم‌کم برعکس شد. به این صورت که پردازنده‌ها از نظر سرعت کلاک پیشرفت زیادی داشتند اما سرعت حافظه و تأخیری که در ارسال و اجرای فرامین وجود داشت، بهبود شدیدی پیدا نکرد و همین نکته آغازی برای تولد حافظه‌ی کش شد.

بد نیست عملکرد پردازنده‌ی اصلی و حافظه را در یک نمودار مقایسه کنیم. البته وظیفه‌ی حافظه تأمین پهنای باند است و وظیفه‌ی پردازنده، انجام محاسبات و پردازش‌هاست. بنابراین نمودار زیر واحدی ندارد، همه چیز به صورت مقیاس شده است:

مقایسه‌ی عملکرد پردازنده‌ی اصلی و حافظه‌ی رم در گذر زمان

مقایسه‌ی عملکرد پردازنده‌ی اصلی و حافظه‌ی رم در گذر زمان

در ۱۹۸۰ کشی در مایکروپراسزورها (همان ریزپردازنده یا به اصطلاح پردازنده) وجود نداشت اما در ۱۹۹۵، برخی پردازنده‌ها به کش دو سطحی تجهیز شده بودند. امروزه هم کش سطح ۳ و ۴ را در پردازنده‌ها می‌بینیم. نمودار فوق نشان می‌دهد که در سال ۱۹۸۰ اختلاف بین عملکرد کش و پردازنده کم بوده و هر دو را برابر واحد در نظر گرفته‌ایم. پس از آن به عنوان مثال در سال ۱۹۸۹ میبینیم که پردازنده‌ی اصلی ۱۰ برابر سریع شده ولیکن حافظه فقط ۳ برابر بهبود پیدا کرده است. با این حساب روشن است که به نوعی حافظه‌ی بهتر نیاز داریم که کش یا حافظه‌ی میانجی نامیده شده است.

هدف از پیاده‌سازی کش، کاهش تأخیر و افزایش پهنای باند

مأموریت حافظه‌ای به نام کش که گاهاً حافظه‌ی میانجی هم ترجمه می‌شود در یک کلام این است:

 حافظه‌ی کش سرعت و پهنای باند بسیار بالایی دارد و تأخیر در دسترسی به محتوای آن بسیار کم است. از این رو اطلاعات مورد نیاز پردازنده را سریع‌تر و با تأخیر کمتر در اختیار آن می‌گذارد.

 اهمیت تأخیر شاید کمی برای من و شما گنگ باشد اما وقتی به پردازنده‌های رده اول امروزی نگاه می‌کنیم که انبوهی از محاسبات پیچیده را تنها در کسری از ثانیه به پایان می‌رسانند به این باور می‌رسیم که پردازنده نباید برای دریافت دستورات و داده‌ها معطل شود. همه چیز باید سریع و بدون مکث در اختیار بخش‌های پردازشی قرار بگیرد.

برای مطالعه در مورد L1 و L2 و L3، سطوح مختلف کش در پردازنده‌های امروزی، مقدار بهینه و اثر هر یک در افزایش عملکرد پردازنده، به بخش دانش‌نامه‌ی اینتوتک مراجعه کنید:

کش L3 در نسل چهارم Coreهای اینتل با معماری هسول

کش L1، L2 و L3 چیست، چه طور کار می‌کند و معماری و مقدار کش در سرعت پردازنده چه اثری دارد؟

کش L1، L2 و L3 چیست، چه طور کار می‌کند و معماری و مقدار کش در سرعت پردازنده چه اثری دارد؟ این سوالات را در این مقاله پاسخ می‌دهیم و اهمیت کش را روشن می‌کنیم.

بازگشت به دانش‌نامه
1 vote, average: 5٫00 out of 51 vote, average: 5٫00 out of 51 vote, average: 5٫00 out of 51 vote, average: 5٫00 out of 51 vote, average: 5٫00 out of 5 (1 نظر، امتیاز: 5٫00 از 5)
برای نظر دادن ابتدا باید ثبت نام کنید.
Loading...
لينک کوتاه:

FacebookTwitterGoogle


متاسفیم. نظرات بسته است.

متاسفیم. نظرات بسته است.

تبلیغات

تبلیغات

تبلیغات

×