Wat is een CPU-cache? (met foto's)
Cache van de centrale verwerkingseenheid (CPU) is een type RAM (Random Access Memory) dat rechtstreeks in de microprocessor zelf van een computer is ingebouwd en wordt aangeduid als L1-cache. Een andere verscheidenheid aan CPU-cache is LAM-chips met beperkte capaciteit (SRAM) op het moederbord. Beide soorten geheugen zijn de eerste die door de microprocessor worden benaderd bij het uitvoeren van routinematige instructies voordat standaard RAM-geheugen wordt gebruikt, en dit geeft processoren verbeterde prestatiekenmerken.
De praktijk om CPU-cachegeheugen op microprocessors te plaatsen voor directe toegang tot geheugen om gegevenstoegang voor de processor te versnellen, is al sinds de oprichting van de 80486 computerprocessor gemaakt in 1989, waarin een rudimentair L1-cacheregister was ingebouwd. Grotere niveaus van L2-cache die rechtstreeks in de processorfunctionaliteit waren geïntegreerd, werden in 1995 in gebruik. Vanaf 2011 bestaat er ook een derde niveau van CPU-cachegeheugen in sommige computersystemen die bekend staan als L3, die toegankelijk zijn vóór het hoofd RAM-geheugen van het systeem zelf wordt gebruikt. Elk niveau van cache is ontworpen om groter en langzamer in prestaties te zijn naarmate de afstand tot de microprocessor toeneemt. De eerste niveaus van L1 CPU-cache waren 8 kilobyte groot, met L2-cache op machines vanaf 2007 al de limiet van 6 megabyte overschrijden, en sommige systemen vanaf 2011 hebben een L4-cachebuffer van maximaal 64 megabytes ingebouwd.
De functie van hoge snelheid, laag volume cachegeheugen voor microprocessors draait om de manier waarop ze instructies uitvoeren. Terwijl een microprocessor bewerkingen uitvoert, moet deze traditioneel verzoeken om gegevens naar het hoofdgeheugen verzenden via de systeembus. In computertermen is dit een zeer langzaam proces, dus CPU-ontwerpers hebben snelkoppelingen ingebouwd voor het proces voor gegevens waartoe herhaaldelijk toegang wordt verkregen door de microprocessor. Wanneer veelgebruikte gegevens al in de CPU-cache zijn geladen, kan de microprocessor veel sneller en efficiënter werken. Om deze reden wordt dit centrale proceseenheidgeheugen vaak aangeduid als instructiecache of datacache, waar het direct is gekoppeld aan de functionaliteit van de microprocessor en hardware van de computer zelf. Veel van de gegevens die in standaard RAM op een computer zijn opgeslagen, zijn daarentegen softwarecache voor de vele programma's die tegelijkertijd op de computer worden uitgevoerd.
L1-cache wordt ook vaak aangeduid als beschermd geheugen, of geheugen met een no-write toewijzing, omdat de gegevens die in deze cache zijn opgeslagen essentieel zijn voor de functie van de computer. Als het per ongeluk wordt overschreven, kan de computer te maken krijgen met een algemene beveiligingsfout waarbij het wordt gedwongen zichzelf af te sluiten en opnieuw op te starten om de beschadigde CPU-cache te wissen. Verschillende niveaus van CPU-cache hebben schrijfbufferfunctionaliteit, waar ze gegevens opslaan die daar zijn opgeslagen in het hoofdgeheugen om ruimte in de cache vrij te maken voor wanneer vaker gebruikte bewerkingen een hogere prioriteit moeten krijgen bij de verwerking.
Grote hoeveelheden CPU-cache zullen de prestaties van een microprocessor zodanig verbeteren dat deze beter kan presteren dan een snellere processor met minder cachegeheugen in het systeem. De snelheid van de front-side bus (FSB) is ook behulpzaam bij het bepalen van de prestaties van de microprocessor. Bussnelheden zijn in het algemeen traditioneel een knelpunt voor prestatiekenmerken op pc's (pc's) waar de verwerking heen en weer moet worden gekanaliseerd via de bus naar het geheugen. Hoge FSB-tarieven vanaf 2011 voor Core 2-processors liggen op een niveau van 1.600 megahertz, of 1.600 miljoen cycli per seconde, computerinstructiesets.