Postrzeganie komputera jako jednym, niepodzielnym elementem jest zwykle czymś normalnym dla przeciętnego użytkownika, ale w tle znajduje się długa lista bardzo złożonych systemów i zasobów, które współpracują, aby zapewnić maksymalną wydajność. Jednym z najważniejszych jest pamięć podręczna, obecna w procesorach, dyskach twardych, dyskach SSD i innych komponentach. Chcesz wiedzieć, czym jest pamięć podręczna i jak działa? Czytaj dalej.
Prędkoooość!
Szybciej. Wszystko musi działać szybciej, zajmować mniej czasu, wyprzedzać użytkownika. Nasze wymagania rosły z biegiem lat, a jeśli pojawia się problem z wydajnością, rzucamy w jego kierunku więcej sprzętu. MS-DOS 6.22 trafił na półki między kwietniem a czerwcem 1994 roku i od tego momentu zaczęliśmy zostawiać za sobą słynną bazę 640 kilobajtów pamięci RAM. Dziś komputer potrzebuje co najmniej 8 gigabajtów pamięci, a już zaleca się 16 GB dla prawie wszystkich środowisk.
Ale dodawanie większej liczby rdzeni lub pamięci nie wyczerpuje tematu. Są inni bardzo ważni gracze, którzy mogą spektakularnie zwiększyć wydajność lub doprowadzić komputer do kolan, gdy ich brakuje. Przypadek pamięci podręcznej jest jednym z najczęściej wymienianych. Czym jest i jak działa pamięć podręczna?
Czym jest pamięć podręczna?
W luźnym ujęciu pamięć podręczna to rodzaj pamięci tymczasowej, która przechowuje dane, aby dostarczyć je użytkownikowi szybciej w przyszłości. Zapewne widziałeś ją w akcji: na przykład, jeśli otworzysz program, zamkniesz go i natychmiast otworzysz ponownie, zauważysz, że drugie ładowanie jest znacznie szybsze dzięki interwencji pamięci podręcznej i pamięci RAM ogólnie.
Chodzi o skrócenie czasów dostępu. Jeśli stale czytasz i wykonujesz te same pliki, po co czytać je z pamięci masowej lub wolniejszej pamięci, skoro odrobina pamięci podręcznej może przyspieszyć cały proces? Innym bardzo interesującym aspektem jest to, że pamięć podręczna występuje jako rozwiązanie programowe i/lub sprzętowe. Nie sięgając zbyt daleko, klasyczny SuperFetch (obecnie SysMain) wykorzystuje pamięć RAM systemu jako gigantyczną pamięć podręczną do wstępnego ładowania aplikacji, a po stronie sprzętu mamy takie rzeczy jak pamięć podręczna procesora i pamięć podręczna DRAM w dyskach SSD.
Pamięć podręczna w CPU
Procesor zwraca uwagę dzięki posiadaniu różnych poziomów pamięci podręcznej. Bardzo duża pamięć podręczna ma doskonały współczynnik trafień, ale płaci za to dodatkowym opóźnieniem. Wiele poziomów pamięci podręcznej ma to kompensować, zaczynając od małych, ale niezwykle szybkich pamięci podręcznych, a następnie wolniejszych.
Taka konfiguracja pozwala rdzeniom przetwarzać dane z większą prędkością i w miarę możliwości unikać wąskiego gardła dostępu do ogólnej pamięci. Ten problem jest znacznie starszy, niż nam się wydaje: wszystkie strzały wskazują na Sir Maurice’a Vincenta Wilkesa, brytyjskiego naukowca z Uniwersytetu w Cambridge, jako wynalazcę koncepcji pamięci podręcznej w 1965 roku, ochrzczonej wówczas mianem „pamięci niewolniczej”.
Stosunkowo nowoczesny procesor, taki jak Intel Core i7-10700F, ma trzy poziomy pamięci podręcznej: L1 podzieloną na 8 x 32 kilobajty danych i 8 x 32 kilobajty instrukcji, pamięć podręczną L2 o pojemności 8 x 256 kilobajtów, a na końcu pamięć podręczną L3 współdzieloną przez wszystkie rdzenie, łącznie 16 megabajtów. Ale nie zawsze tak było: stare 486 i Pentium oferowały tylko pamięć podręczną L1, a aby uzyskać dostęp do pamięci podręcznej L2, musieliśmy polegać na płycie głównej, ze zintegrowanymi układami lub gniazdem rozszerzeń.
Historyczne i współczesne przypadki
Jak ważna jest pamięć podręczna w procesorach? Oryginalny Celeron jest wymownym przykładem: Intel postanowił wypuścić go na rynek jako opcję niskobudżetową, przycinając pamięć podręczną L2, a efektem był anemiczny procesor, który trzeba było podkręcać do granic możliwości, aby uzyskać z niego coś sensownego.
Niedługo później zadebiutowały Celerony 300A „Mendocino” z 128 KB zintegrowanej pamięci podręcznej L2. Te 128 kilobajtów w zupełności wystarczyło, aby podwoić wydajność poprzedniego układu i uczynić z Celerona 300A jeden z najlepszych procesorów w historii podkręcania.
Ocena jej wpływu na nowoczesne procesory jest bardziej skomplikowana, ale nie niemożliwe. W rzeczywistości ludzie z Hardware Unboxed opublikowali doskonały film porównujący wzrost pamięci podręcznej L3 przy tej samej liczbie rdzeni i wątków. Zasadniczo procesory Intel Core i9-10900k (10C/20T), Core i7-10700k (8C/16T) i Core i5-10600k (6C/12T) zostały zmuszone do pracy z tą samą konfiguracją co Core i3-10105F (4C/8T). Różnica w rozmiarze pamięci podręcznej L3 daje pewną przewagę układom wyższej klasy, ale korzyść nie rozciąga się na wszystkie gry.
(Przyp. red.: Wideo po angielsku, ale tabelki są najważniejsze)
Czym jest pamięć podręczna: Podsumowanie
Pamięć podręczna to skrót, suplement, który pomaga nam uzyskać dostęp do często używanych danych w szybszy i wydajniejszy sposób. Posiadanie więcej jest lepsze, ale jej struktura musi być właściwa. Chcesz dowiedzieć się więcej o pamięci podręcznej? Podsumowanie HWiNFO (które służy również do mierzenia temperatury i napięć w twoim komputerze) przedstawi wszystkie informacje o twoim procesorze, ta zaktualizowana lista ujawnia modele dysków SSD ze zintegrowaną pamięcią podręczną DRAM, a jeśli masz wątpliwości co do SuperFetch na swoim sprzęcie, zawsze możesz go wyłączyć. Powodzenia!
