بررسی حافظه کش پردازنده (CPU)

حافظه کش CPU یکی از مهمترین مشخصات پردازنده ها در توانایی ذخیره سازی اطلاعات ضروری می باشد، این عامل بر سرعت پردازشی پردازنده از طریق افزایش سرعت ذخیره سازی اطلاعات ضروری و قرار دادن این اطلاعات با سرعت بالا در اختیار آن، بسیار تأثیر گذار است.

بررسی نحوه عملکرد بخش حافظه ی کش و تاثیر آن بر سرعت پردازشی پردازنده

Examining how the cache memory works and its effect on the processing speed of the processor

راه های دسترسی پردازنده به اطلاعات

قطعه ی CPU برای انجام فعالیت های پردازشی نیاز به اطلاعاتی به عنوان داده های اولیه دارد و با استفاده و تغییر این اطلاعات فعالیت می کند.

برای دسترسی به اطلاعات، پردازنده باید به هارد دیسک یا حافظه SSD مراجعه کند تا بتواند به اطلاعات مورد نیاز خود دسترسی داشته باشد، به طور کلی سرعت هارد ها و حافظه های SSD در مقایسه با سرعت پردازش و نیاز پردازنده به اطلاعات بسیار کمتر است.

ارتباط حافظه رم و پردازنده

با توجه به سرعت ذخیره سازی پایین اطلاعات بسیار ضروی در حافظه های SSD و هارد دیسک ها، حافظه های رم مورد استفاده قرار گرفتند، این ماژول های حافظه که در مقایسه با هارد دیسک ها ضرفیت اندکی دارند اطلاعات را با سرعت بسیار زیاد و به صورت موقت در خود ذخیره سازی و در صورت لزوم بازخوانی می کنند.

نکته اینجاست که با وجود سرعت در حافظ های رم، باز هم اطلاعات اندک بسیار ضروری تری وجود دارند که ماژول های حافظه ی رم توانایی تأمین این اطلاعات مورد نیاز پردازنده را با سرعت بالا ندارند.

حافظه کش در پردازنده

با وجود ذخیره سازی اطلاعات در حافظه رم باز هم اطلاعات بسیار ضروری اما با ظرفیت کم وجود دارند که باید با سرعت بسیار زیادی در اختیار پردازنده قرار گیرند، برای ذخیره سازی این اطلاعت حافظه کش در پردازنده ها ایجاد شدند.

این حافظه های بسیار پر سرعت اما کم حجم در داخل قطعه ی پردازنده قرار دارند، به این ترتیب سرعت پردازنده در ذخیره سازی، تغییر و بازخوانی اطلاعات ضروری بسیار بیشتر می شود.

ساختار و عملکرد حافظه کش CPU

حافظه کش پردازنده ها عموماً از سه تا چهار سطح حافظه برای ذخیره سازی اطلاعات استفاده می کنند، این سطوح مختلف که محل های ذخیره سازی اطلاعات به ترتیب اولویت و حجم هستند با یکدیگر تفاوت هایی دارند.

به طور کلی هر چه ظرفیت ذخیره یازی یک سطح از حافظه ی کش پردازنده بیشتر باشد، سرعت آن کمتر است این نکته به این معنی است سطح یک که دارای کمترین ظرفیت ذخیره سازی است، بیشترین سرعت را خواهد داشت.

الف) ظرفیت سطوح حافظه کش CPU

اولین سطح حافظه کش پردازنده، همیشه سریعترین حافظه ذخیره سازی اطلاعات در کامپیوتر است، اما کمترین ظرفیت اطلاعات را در خود ذخیره سازی می کند.

سطوح بعد در مقایسه با سطح اول، به ترتیب ظرفیت بیشتر و سرعت کمتری در ذخیره سازی و بازخوانی اطلاعات دارند، اطلاعاتی که در سطوح اولیه ی حافظه کش پردازنده ذخیره سازی می شوند دارای اهمیت بیشتری هستند، ظرفیت ذخیره سازی سطوح یک، دو و سه به ترتیب: چند ده کیلوبایت، چند صد کیلوبایت و چند مگابایت است.

ب) ارتباط ظرفیت حافظه کش و سرعت پردازنده

ظرفیت بیشتر در حافظه ی کش پردازنده، به دلیل ذخیره سازی بیشتر اطلاعات ضروری در نزدیکی پردازنده و در اختیار باعث افزایش سرعت پردازش اطلاعات در CPU می شود.

در اغلب اوقات در زمینه ی بیان ظرفیت حافظه ی کش پردازنده، به دلیل اندک بودن ظرفیت سطوح اول و دوم به جای بیان کردن ظرفیت تک تک سطوح ذخیره سازی، ظرفیت سطح سوم را به عنوان ظرفیت حافظه کش پردازنده در نظر می گیرند.