O que é um cache de CPU?
O cache da unidade de processamento central (CPU) é um tipo de RAM (memória de acesso aleatório) que é criado diretamente no próprio microprocessador de um computador e é designado como cache L1. Outra variedade de cache da CPU são os chips SR2 (RAM estática) L2 de capacidade limitada na placa-mãe. Esses dois tipos de memória são os primeiros a serem acessados pelo microprocessador na execução de instruções de rotina antes que a memória RAM padrão seja usada, e isso oferece aos processadores melhores características de desempenho.
A prática de colocar a memória cache da CPU nos microprocessadores para acesso imediato à memória, a fim de acelerar o acesso aos dados para o processador, foi realizada desde a criação do processador 80486, criado em 1989, que possuía um registro rudimentar de cache L1 incorporado. Níveis maiores de cache L2 que foram diretamente integrados à funcionalidade do processador entraram em uso em 1995. A partir de 2011, um terceiro nível de memória cache da CPU também existe em alguns sistemas de computador conhecidos como L3, que são acessados antes da memória RAM principal do sistema. próprio é usado. Cada nível de cache é projetado para ter um desempenho maior e mais lento à medida que aumenta a distância do microprocessador. Os níveis mais antigos de cache da CPU L1 eram de 8 kilobytes, com o cache L2 em máquinas a partir de 2007 já ultrapassando o limite de 6 megabytes, e alguns sistemas a partir de 2011 incorporaram um buffer de cache L4 de até 64 megabytes.
A função da memória cache de alta velocidade e baixo volume dos microprocessadores gira em torno da maneira como eles executam as instruções. Como um microprocessador executa operações, ele tradicionalmente deve enviar solicitações de dados para a memória principal através do barramento do sistema. Em termos de computador, esse é um processo muito lento, portanto os projetistas de CPU construíram atalhos para o processo de dados que são acessados repetidamente pelo microprocessador. Quando os dados acessados com frequência já estão carregados no cache da CPU, o microprocessador pode executar operações a uma taxa muito mais rápida e eficiente. Por esse motivo, essa memória da unidade central de processo é geralmente chamada de cache de instruções ou cache de dados, onde está diretamente ligada à funcionalidade do microprocessador e do hardware do próprio computador. Por outro lado, muitos dos dados armazenados na RAM padrão em um computador são cache de software para muitos programas em que o computador está executando simultaneamente.
O cache L1 também é chamado de memória protegida ou memória com alocação de não gravação, pois os dados armazenados nesse cache são essenciais para a função do computador. Se ele for substituído acidentalmente, o computador poderá sofrer uma falha de proteção geral, quando forçado a desligar e reiniciar para limpar o cache da CPU corrompido. Vários níveis de cache da CPU têm funcionalidade de buffer de gravação, onde gravam dados armazenados na memória principal para liberar espaço no cache para quando as operações acessadas com mais frequência precisarem ter uma prioridade mais alta no processamento.
Grandes quantidades de cache da CPU melhoram o desempenho de um microprocessador a um ponto em que ele pode superar um processador mais rápido que possui menos memória cache embutida no sistema. A velocidade do barramento frontal (FSB) também é fundamental para determinar o desempenho do microprocessador. As velocidades de barramento, em geral, tradicionalmente representam um gargalo para as características de desempenho em computadores pessoais (PCs), onde o processamento deve ser canalizado para frente e para trás no barramento para a memória. As altas taxas de FSB a partir de 2011 para os processadores Core 2 estão em um nível de 1.600 megahertz, ou 1.600 milhões de ciclos por segundo, de conjuntos de instruções de computador.