Jak działa pamięć cache?

Równie mało znana, jak skomplikowana, pamięć podręczna (cache) procesora odgrywa zasadniczą rolę jeśli chodzi o wydajność systemu komputerowego.

Równie mało znana, jak skomplikowana, pamięć podręczna (cache) procesora odgrywa zasadniczą rolę jeśli chodzi o wydajność systemu komputerowego.

Pamięć cache ma stosunkowo niewielką pojemność w porównaniu z pojemnością pamięci głównej komputera i jest - w porównaniu z nią - bardzo skomplikowana technologicznie. Zwykle pojemność tej pamięci wynosi 256 kB, podczas gdy pamięć RAM komputera w typowej konfiguracji wynosi 4, 8 lub więcej MB. Właściwie jako użytkownicy komputera nic nie wiemy na temat pamięci cache, którą wbudował konstruktor. Ufamy mu trochę na ślepo, w przekonaniu, że zrobi wszystko, aby komputer był wydajny. Tymczasem, jak pokazuje afera z niektórymi komputerami na rynku niemieckim (a nie wiadomo wcale czy nie trafiły one także do Polski), nieuczciwy dostawca mówi, że komputer jest wyposażony w pamięć cache, podczas gdy faktycznie założył jej atrapę, nie spełniającą żadnych funkcji.

Pamięć cache powinna spełniać dwa podstawowe zadania: zmniejszać czas dostępu do danych dla procesora i minimalizować obciążenie szyny pamięci, w celu udostępnienia jej innym urządzeniom.

Konieczność wyposażania komputerów w pamięć cache wynika z potrzeby zmniejszania różnic między rosnącą wydajnością procesora a szybkością dostępnych . Dla przykładu Pentium 100 MHz, mające wydajność 8-10 razy większą niż 486SX, 25 MHz musi pobierać dane z pamięci o tej samej szybkości. Obecne pamięci główne komputerów budowane są przy użyciu kostek tzw. pamięci dynamicznych DRAM, o czasie dostępu zawartym między 60 a 70 nanosekund. Stąd też idea pamięci podręcznej, konstruowanej przy użyciu kostek pamięci statycznej (Static RAM) o czasie dostępu ok. 12 ns. Wprawdzie ich koszt jest znacznie większy niż koszt pamięci dynamicznej, ale przez umiejętne wykorzystanie kilkudziesięciu lub kilkuset kilobajtów takiej pamięci można doprowadzić do tego, że procesor (prawie) nie będzie musiał oczekiwać na dane.


TOP 200