Co je mezipaměť CPU?
Mezipaměť centrální procesorové jednotky (CPU) je typ paměti RAM (random access memory), která je zabudována přímo do samotného mikroprocesoru počítače a je označena jako mezipaměť L1. Další paletou CPU cache jsou čipy s omezenou kapacitou L2 statické RAM (SRAM) na základní desce. Oba tyto typy paměti jsou první, k nimž má mikroprocesor přístup při provádění rutinních instrukcí před použitím standardní paměti RAM, což procesorům poskytuje lepší výkonové charakteristiky.
Praxe umísťování vyrovnávací paměti CPU na mikroprocesory pro okamžitý přístup k paměti za účelem urychlení přístupu k datům pro procesor se provádí od vytvoření počítačového procesoru 80486 vyrobeného v roce 1989, v němž byl zabudován základní vyrovnávací registr L1. Větší úrovně mezipaměti L2, které byly přímo integrovány do funkčnosti procesoru, se začaly používat v roce 1995. Od roku 2011 existuje v některých počítačových systémech známých jako L3 také třetí úroveň mezipaměti CPU, která je přístupná před hlavní pamětí RAM systému používá se sám. Každá úroveň mezipaměti je navržena tak, aby byla větší a pomalejší ve výkonu se zvyšující se vzdáleností od mikroprocesoru. Nejstarší úrovně mezipaměti CPU L1 byly 8 kilobajtů, přičemž mezipaměť L2 na počítačích již od roku 2007 překonala mezní velikost 6 megabajtů a některé systémy od roku 2011 začleňovaly vyrovnávací paměť L4 až 64 megabajtů.
Funkce vysokorychlostní, nízkoobjemové vyrovnávací paměti pro mikroprocesory se soustředí na to, jak provádějí pokyny. Protože mikroprocesor provádí operace, musí tradičně odesílat požadavky na data do hlavní paměti přes systémovou sběrnici. Z počítačového hlediska je to velmi pomalý proces, takže návrháři CPU vestavěli zkratky pro proces pro data, k nimž mikroprocesor opakovaně přistupuje. Pokud jsou často přístupná data již načtena do mezipaměti CPU, může mikroprocesor provádět operace mnohem rychleji a efektivněji. Z tohoto důvodu se tato paměť centrální procesní jednotky často označuje jako instrukční mezipaměť nebo datová mezipaměť, kde je přímo vázána na funkčnost mikroprocesoru a hardwaru samotného počítače. Naproti tomu většina dat uložených ve standardní paměti RAM v počítači je mezipaměť softwaru pro mnoho programů, které počítač běží současně.
Mezipaměť L1 je také často označována jako chráněná paměť nebo paměť s alokací bez zápisu, protože data uložená v této mezipaměti jsou pro funkci počítače nezbytná. Pokud dojde k neúmyslnému přepsání, počítač může utrpět obecnou chybu ochrany, kde je nucen se sám vypnout a restartovat, aby vyčistil poškozenou mezipaměť CPU. Různé úrovně mezipaměti CPU mají funkci zápisu do vyrovnávací paměti, kde budou zapisovat data tam uložená zpět do hlavní paměti, aby uvolnily místo v mezipaměti pro případy, kdy je třeba při zpracování častěji přistupovat k operacím s vyšší prioritou.
Velké množství mezipaměti CPU zvýší výkon mikroprocesoru do bodu, kdy může překonat rychlejší procesor, který má v systému vestavěnou méně mezipaměti. Rychlost čelní sběrnice (FSB) je také důležitá při určování výkonu mikroprocesoru. Rychlosti sběrnice obecně byly tradičně úzkým profilem výkonových charakteristik v osobních počítačích (PC), kde musí být zpracování směrováno tam a zpět přes sběrnici do paměti. Vysoké sazby FSB od roku 2011 u procesorů Core 2 jsou na úrovni 1600 megahertzů, neboli 1600 milionů cyklů za sekundu, počítačových instrukčních sad.