CPUキャッシュとは何ですか？

中央処理ユニット（CPU）キャッシュは、コンピューターのマイクロプロセッサ自体に直接構築され、L1キャッシュとして指定されているランダムアクセスメモリ（RAM）の一種です。別の種類のCPUキャッシュは、マザーボードの容量が限られているL2静的RAM（SRAM）チップです。これらのタイプのメモリはどちらも、標準のRAMメモリを使用する前にルーチン命令を実行する際にマイクロプロセッサが最初にアクセスすることができます。これにより、プロセッサがパフォーマンス特性を改善します。

マイクロプロセッサにCPUキャッシュメモリを配置する練習は、メモリに即座にアクセスするために、プロセッサのデータアクセスをスピードアップして、1989年に作成された80486コンピュータープロセッサの作成以来行われました。プロセッサ機能に直接統合されたより大きなレベルのL2キャッシュは1995年に使用されました。2011年の時点で、L3として知られる一部のコンピューターシステムには、3番目のレベルのCPUキャッシュメモリも存在します。システム自体のメインRAMメモリが使用されます。キャッシュの各レベルは、マイクロプロセッサからの距離が増加するにつれて、パフォーマンスが大きくなり、パフォーマンスが遅くなるように設計されています。 L1 CPUキャッシュの最古のレベルはサイズが8キロバイトで、2007年の時点でマシン上のL2キャッシュはすでに6メガバイトのサイズ制限を超えており、2011年の一部のシステムは最大64メガバイトのL4キャッシュバッファーを組み込んでいます。

マイクロプロセッサの高速、低量のキャッシュメモリの関数は、指示を実行する方法を中心にしています。マイクロプロセッサが操作を実行するため、従来、システムバス全体でメインメモリにデータのリクエストを送信する必要があります。コンピューターの用語では、これは非常に遅いプロセスであるため、CPU設計者は、マイクロプロセッサが繰り返しアクセスするデータのプロセスのショートカットを組み込んでいます。頻繁にアクセスされるデータがすでにCPUキャッシュにロードされている場合、マイクRoprocessorは、はるかに高速で効率的なレートで操作を実行できます。このため、この中央プロセスユニットメモリは、多くの場合、命令キャッシュまたはデータキャッシュと呼ばれ、マイクロプロセッサの機能とコンピューター自体のハードウェアに直接結び付けられます。対照的に、コンピューター上に標準RAMに保存されているデータの多くは、コンピューターが同時に実行している多くのプログラムのソフトウェアキャッシュです。

l1キャッシュは、このキャッシュに保存されているデータがコンピューターの機能に不可欠であるため、保護されたメモリまたはノーワリの割り当てを持つメモリと呼ばれることがよくあります。誤って上書きされた場合、コンピューターは一般的な保護障害に苦しむ可能性があり、そこで破損したCPUキャッシュをクリアするためにシャットダウンして再起動することを余儀なくされます。さまざまなレベルのCPUキャッシュには、書き込みバッファー機能があり、そこにメインメモリに保存されているデータを書き込み、より頻繁にアクセスした操作がtを必要とする場合のためにキャッシュのスペースを解放します処理においてより高い優先事項。

大量のCPUキャッシュは、マイクロプロセッサのパフォーマンスを強化し、システムに組み込まれたキャッシュメモリが少ないより速いプロセッサを上回ることができます。フロントサイドバス（FSB）の速度は、マイクロプロセッサの性能を決定するのにも役立ちます。一般的にバスの速度は、伝統的に、バスを越えてメモリに向けて処理する必要があるパーソナルコンピューター（PC）のパフォーマンス特性のボトルネックでした。 Core 2プロセッサの2011年現在の高いFSBレートは、コンピューター命令セットの1,600メガヘルツ、または1秒あたり16億サイクルのレベルです。