چرا حافظه نهان یک CPU اهمیت دارد؟

تقی حسن زاده، پایگاه خبری دانا، سرویس دانش و فناوری؛ حافظه نهان CPU یک ناحیه حافظه کوچک و سریع است که در یک CPU ‌«واحد پردازش مرکزی‌» ساخته شده است یا روی قالب پردازنده قرار دارد. حافظه پنهان CPU داده‌ها و دستورالعمل‌های پرکاربرد را از حافظه اصلی ذخیره می‌کند تا تعداد دفعاتی که CPU باید به حافظه اصلی برای این اطلاعات دسترسی داشته باشد را کاهش دهد. این می‌تواند عملکرد سیستم را تا حد زیادی بهبود بخشد، زیرا دسترسی به داده‌ها از حافظه نهان پردازنده بسیار سریعتر از دسترسی به داده‌ها از حافظه اصلی است.

سطوح کش CPU ‪(L۱، L۲، L۳)‬به چه صورت است؟

"سطوح" حافظه نهان CPU به سلسله مراتب حافظه کش ساخته شده در CPU اشاره دارد. اکثر CPUهای مدرن دارای چندین سطح حافظه پنهان هستند که هر سطح ظرفیت بیشتری دارد و زمان دسترسی کمتری نسبت به سطح زیر آن دارد. سطوح معمولاً شماره گذاری می شوند، سطح  (L1)‌1 کوچکترین و سریعترین سطح حافظه پنهان و سطح  (L3)‌3 بزرگترین و کندترین سطح حافظه پنهان است.

این سلسله مراتب برای ایجاد تعادل بین سرعت و ظرفیت است.کش L1 سریع ترین کش است و برای ذخیره داده‌ها و دستورالعمل‌های پراستفاده استفاده می‌شود، در حالی که کش L3 بزرگ ترین کش است و داده‌ها و دستورالعمل‌های کم تر استفاده شده را در خود جای می‌دهد.

چه نرم افزارهایی بیش ترین بهره را از یک حافظه کش بزرگ می‌برند؟

نرم افزارهایی که کارهای تکراری زیادی را انجام می‌دهند یا نیاز به دسترسی سریع به حجم زیادی از داده‌ها دارند، ممکن است از حافظه پنهان بزرگتری بهره مند شوند. این می‌تواند عملکرد نرم افزار را بهبود بخشد و زمان انجام این وظایف را کاهش دهد.

برخی از نمونه‌های نرم افزاری که از اندازه‌های حافظه کش بزرگ تر بهره می‌برند عبارتند از:

_ سیستم‌های مدیریت پایگاه داده اغلب پرس و جوهای تکراری زیادی را انجام می‌دهند و نیاز به دسترسی سریع به مقادیر زیادی از داده‌های ذخیره شده در پایگاه داده دارند.

_ نرم افزار ویرایش ویدیو، که ممکن است برای انجام ویرایش و پخش در زمان واقعی نیاز به دسترسی سریع به مقادیر زیادی از داده‌های ویدیویی و صوتی داشته باشد.

_ نرم افزار پردازش تصویر و ویدئو ممکن است عملیات ریاضی زیادی را روی مجموعه‌های بزرگی از داده‌ها برای پردازش و دستکاری تصاویر و فیلم‌ها انجام دهد.

_ نرم افزار تحلیل مالی، که ممکن است برای انجام محاسبات پیچیده و تولید گزارش نیاز به دسترسی سریع و تجزیه و تحلیل مقادیر زیادی از داده‌های مالی داشته باشد.

_این‌ها تنها چند نمونه از نرم افزارهایی هستند که ممکن است از حافظه کش بزرگ تر بهره ببرند، اما بسیاری از انواع دیگر نرم افزارها نیز ممکن است به کار روند.

بازی‌های ویدیویی نیز می‌توانند به طور قابل توجهی از حافظه پنهان بزرگ بهره ببرند.این موضوع را می‌توانید در عملکرد بازی AMD 5800X3D که تقویت قوی برای بازی‌های سنگین CPU ارائه می‌دهد، مشاهده کنید.

کش در یک CPU چند هسته‌ای چگونه کار می‌کند؟

در یک CPU چند هسته‌ای، هر هسته حافظه کش مخصوص به خود را دارد. این به هر هسته اجازه می‌دهد تا داده‌ها و دستورالعمل‌های پرکاربرد را به طور مستقل و بدون دسترسی به حافظه اصلی یا حافظه پنهان هسته دیگر ذخیره کند و به آن دسترسی داشته باشد. این امر می‌تواند عملکرد CPU را با کاهش زمان صرف شده برای داده‌ها و دستورالعمل‌ها از حافظه اصلی یا هسته‌های دیگر بهبود بخشد و به CPU اجازه می‌دهد تا وظایف بیشتری را به طور همزمان انجام دهد و سرعت کلی و پاسخگویی آن را بهبود بخشد.