حافظه کش پردازنده چیست؟

حافظه کش پردازنده چیست؟

حافظه کش (Cache) پردازنده که به آن حافظه پنهان یا حافظه نهان نیز گفته می شود، بخش بسیار مهمی از انواع پردازنده ها می باشد که نقش بسزایی در سرعت پردازش بر عهده دارد. این حافظه زمان دسترسی به داده های ذخیره شده در حافظه اصلی را کاهش می دهد.

این بخش بسیار مهم دارای 4 نوع کلی بوده و به صورت قابل توجهی در افزایش سرعت کارکرد پردازنده موثر است. پردازنده ها بر اساس مدل و قدرت خود دارای ظرفیت های مختلفی از این حافظه هستند. در این مقاله به بررسی حافظه کش پردازنده و نحوه عملکرد آن می پردازیم.
خرید سرور HP

انوع حافظه کش پردازنده

در حال حاضر چهار نوع حافظه کش پردازنده وجود دارد که در مدل هایی که در بازار به فروش می رسند، تنها سه نوع از آن ها در دسترس کاربران قرار می گیرند و مدل های بسیار کمی هستند که از حافظه نهان سطح چهارم بهره می برند. حافظه سطح اول یا L1 Cache دارای حجم حافظه کمتری است اما سرعت بالایی دارد و حافظه سطح دوم یا L2 Cache دارای حجم حافظه بیشتر و سرعت کمتری است. در واقع با افزایش حجم حافظه، سرعت آن کاهش یافته است.

حافظه سطح سوم نیز دارای حجم حافظه بسیار بالاتری است، اما سرعت آن به مراتب کمتر می باشد. به عنوان مثال پردازنده اینتل Core i9-10900 را در نظر بگیرید که حجم حافظه L1 آن برابر 64 کیلوبایت و حجم حافظه L2 آن برابر 256 کیلوبایت است و حافظه نهان سطح سوم برابر 20 مگابایت است که به هیچ عنوان با سطوح اول و دوم قابل قیاس نیست.

هم چنین بخوانید: انواع حافظه کش و بررسی نحوه عملکرد آن ها

حافظه کش پردازنده مورد نیاز

به طور کلی هر چه میزان حافظه کش سی پی یو بیشتر باشد، بهتر است. ظرفیت سطوح مختلف حافظه نهان پردازنده های جدید در مقایسه با پردازنده های نسل های قدیمی تر، بالاتر بوده و سرعت آن ها نیز بیشتر است. البته برای خرید پردازنده مناسب که بتواند پاسخگوی نیازهای پردازشی شما باشد، یایستی تمامی بخش های آن را مورد توجه قرار دهید تا بتوانید بهترین و مناسب ترین پردازنده را برای سیستم خود انتخاب کنید.

نحوه حرکت داده‌ها بین سطوح مختلف حافظه کش

داده ها از حافظه رم ابتدا وارد حافظه نهان L3 شده و سپس به حافظه L2 و در آخر به حافظه L1 می روند. هنگامی که پردازنده می خواهد کاری انجام دهد، ابتدا به سراغ حافظه کش L1 می رود، اگر نتواند داده ها را در آن جا پیدا کند، این فرآیند را برای L2 و L3 نیز تکرار می کند.

اگر پردازنده نتواند داده های مورد نیاز خود را در سطوح مختلف حافظه کش پیدا کند به سراغ حافظه رم می رود تا از طریق آن به داده ها برسد. در واقع حافظه کش به منظور افزایش سرعت تبادل اطلاعات بین حافظه اصلی و پردازنده تعبیه شده است. به زمانی که نیاز است تا پردازنده به داده های درون حافظه های مختلف دسترسی پیدا کند، Latency یا تأخیر گفته می شود.

همان طور که گفته شد، کش L1 دارای بیشترین سرعت است و به عنوان نزدیک ترین حافظه به هسته پردازشی شناخته می شود و میزان تاخیر کمتری دارد و کش L3 نیز بیشترین زمان تاخیر را به خود اختصاص داده است. زمانی که پردازنده مجبور باشد تا اطلاعات را از حافظه رم دریافت نماید، میزان زمان تاخیر بیشتر می شود.

افزایش سرعت و کارآمد شدن سیستم های کامپیوتری کمک شایانی برای کاهش میزان تاخیر در فرآیند انتقال داده ها می باشد. برای مثال افزایش سرعت حافظه های رم DDR4 و حافظه های SSD که به صورت چشمگیری سرعت کل سیستم را افزایش می دهند.

پیشرفت روز افزون تکنولوژی در طراحی و تولید انواع حافظه ها موجب شده است که حافظه کش پردازنده نیز روز به روز بهتر و سریع تر شود. حافظه ی دسترسی هوشمند (Smart Access Memory) و کش بی نهایت (Infinity Cache) از جدیدترین قابلیت های ارائه شده توسط شرکت AMD هستند که موجب بهبود عملکرد کامپیوتر می شوند.