Qu'est-ce qu'un cache CPU? (Avec des photos)
Le cache de l'unité centrale (CPU) est un type de mémoire vive (RAM) construit directement dans le microprocesseur même d'un ordinateur et désigné comme cache L1. Une autre variété de mémoire cache du processeur est constituée de puces SRAM (RAM statique) de capacité limitée sur la carte mère. Le microprocesseur accède pour la première fois à ces deux types de mémoire en exécutant des instructions de routine avant l'utilisation de la mémoire RAM standard, ce qui confère aux processeurs des performances améliorées.
La pratique consistant à placer la mémoire cache de la CPU sur les microprocesseurs pour un accès immédiat à la mémoire afin d'accélérer l'accès aux données pour le processeur est utilisée depuis la création du processeur 80486 fabriqué en 1989, qui comportait un registre de mémoire cache rudimentaire L1. Des niveaux plus importants de cache L2 directement intégrés à la fonctionnalité de processeur ont été utilisés en 1995. En 2011, un troisième niveau de mémoire cache de CPU existait également dans certains systèmes informatiques appelé L3, auquel on accédait avant la mémoire vive principale du système. lui-même est utilisé. Chaque niveau de cache est conçu pour être plus volumineux et plus lent à mesure que sa distance par rapport au microprocesseur augmente. Les premiers niveaux de mémoire cache de processeur L1 avaient une taille de 8 kilo-octets, la mémoire cache N2 sur les machines datant de 2007 dépassant déjà la limite de taille de 6 mégaoctets et certains systèmes ayant intégré en 2011 une mémoire tampon de mémoire cache L4 d'une taille maximale de 64 mégaoctets.
La fonction de mémoire cache à grande vitesse et à faible volume pour les microprocesseurs est centrée sur la manière dont ils exécutent les instructions. Lorsqu'un microprocesseur effectue des opérations, il doit généralement envoyer des requêtes de données à la mémoire principale via le bus système. En termes informatiques, il s’agit d’un processus très lent. Les concepteurs de CPU ont donc créé des raccourcis vers le processus pour les données auxquelles le microprocesseur a accédé de manière répétée. Lorsque les données fréquemment utilisées sont déjà chargées dans la mémoire cache de la CPU, le microprocesseur peut effectuer des opérations beaucoup plus rapidement et efficacement. Pour cette raison, cette mémoire d'unité centrale de traitement est souvent appelée cache d'instructions ou cache de données, elle est directement liée aux fonctionnalités du microprocesseur et au matériel de l'ordinateur lui-même. En revanche, une grande partie des données stockées dans la RAM standard d’un ordinateur est un cache logiciel pour les nombreux programmes exécutés simultanément par l’ordinateur.
Le cache L1 est également souvent appelé mémoire protégée ou mémoire avec une allocation de non-écriture, car les données stockées dans ce cache sont essentielles au fonctionnement de l'ordinateur. S'il est accidentellement écrasé, l'ordinateur peut subir une erreur de protection générale, ce qui l'oblige à s'éteindre puis à redémarrer pour effacer le cache du processeur endommagé. Différents niveaux de mémoire cache de la CPU ont une fonctionnalité de tampon d’écriture, dans laquelle ils écrivent les données qui y sont stockées dans la mémoire principale afin de libérer de l’espace dans la mémoire cache lorsque les opérations les plus fréquemment utilisées doivent prendre une priorité plus élevée dans le traitement.
Une grande quantité de mémoire cache de la CPU améliorera les performances du microprocesseur à un point tel qu'il peut surpasser les performances d'un processeur plus rapide disposant de moins de mémoire cache intégrée au système. La vitesse du bus frontal (FSB) est également déterminante pour la performance du microprocesseur. Les vitesses de bus en général ont traditionnellement été un goulot d'étranglement pour les caractéristiques de performance des ordinateurs personnels (PC), dans lesquels le traitement doit être transféré dans la mémoire à travers le bus. Les taux de FSB élevés à compter de 2011 pour les processeurs Core 2 atteignent 1 600 mégahertz, ou 1 600 millions de cycles par seconde, de jeux d'instructions informatiques.