Hvad er en CPU-cache? (med billeder)
Cache-cache (CPU) er en type RAM-hukommelse (random access memory), der er indbygget direkte i selve en mikroprocessor på en computer og betegnes som L1-cache. En anden række CPU-cache er LAM-statiske RAM-chip (SRAM) med begrænset kapacitet på bundkortet. Begge disse typer hukommelse er de første, som mikroprocessoren har adgang til ved udførelse af rutineinstruktioner, før der bruges standard RAM-hukommelse, og dette giver processorer forbedrede ydelsesegenskaber.
Praksisen med at placere CPU-cachehukommelse på mikroprocessorer for øjeblikkelig adgang til hukommelse for at fremskynde datatilgang for processoren er blevet gjort siden oprettelsen af 80486 computerprocessoren fremstillet i 1989, som havde et rudimentært L1 cache register indbygget i det. Større niveauer af L2-cache, der var direkte integreret i processorfunktionalitet, blev taget i brug i 1995. Fra 2011 findes et tredje niveau af CPU-cachehukommelse også i nogle computersystemer, der er kendt som L3, som er tilgængelig før systemets hoved RAM-hukommelse selv bruges. Hvert cache-niveau er designet til at være større og langsommere i ydelse, når dets afstand fra mikroprocessoren øges. De tidligste niveauer af L1-CPU-cache var 8 kilobyte i størrelse, med L2-cache på maskiner fra 2007, der allerede overskred 6-megabyte-størrelsesgrænsen, og nogle systemer pr. 2011 har inkorporeret en L4-cache-buffer på op til 64 megabyte i størrelse.
Funktionen af hurtighastighedscachehukommelse med lav lydstyrke til mikroprocessorer er centreret omkring den måde, de udfører instruktioner på. Når en mikroprocessor udfører operationer, skal den traditionelt sende anmodninger om data til hovedhukommelsen på tværs af systembussen. I computer-termer er dette en meget langsom proces, så CPU-designere har indbygget genveje til processen for data, som gentagne gange har adgang til af mikroprocessoren. Når ofte tilgængelige data allerede er indlæst i CPU-cache, kan mikroprocessoren udføre operationer med en meget hurtigere og mere effektiv hastighed. Af denne grund omtales ofte denne centrale procesenhedshukommelse som instruktionscache eller datacache, hvor den er bundet direkte til funktionaliteten af mikroprocessoren og hardware på selve computeren. I modsætning hertil er meget af de data, der er gemt i standard RAM på en computer, softwarecache til de mange programmer, som computeren kører samtidig.
L1-cache kaldes også ofte som beskyttet hukommelse eller hukommelse med en ikke-skrivetildeling, da de data, der er gemt i denne cache, er vigtige for computerens funktion. Hvis den ved en fejltagelse bliver overskrevet, kan computeren have en generel beskyttelsesfejl, hvor den bliver tvunget til at lukke sig ned og genstarte for at rydde den beskadigede cache-cache. Forskellige niveauer af CPU-cache har skrivebufferfunktionalitet, hvor de vil skrive data, der er gemt der tilbage til hovedhukommelsen for at frigøre plads i cachen, når mere hyppige adgangsoperationer skal have en højere prioritet i behandlingen.
Store mængder CPU-cache vil forbedre en mikroprocessors ydelse til et punkt, hvor det kan overgå en hurtigere processor, der har mindre cache-hukommelse indbygget i systemet. Hastigheden af den forreste side (FSB) er også afgørende for bestemmelsen af mikroprocessorens ydeevne. Bushastigheder generelt har traditionelt været en flaskehals for ydeevneegenskaber på personlige computere (pc'er), hvor behandling skal kanaliseres frem og tilbage over bussen til hukommelsen. Høje FSB-priser pr. 2011 for Core 2-processorer ligger på et niveau på 1.600 megahertz eller 1.600 millioner cyklusser pr. Sekund af computerinstruktionssæt.