Çfarë është cache L0?

CPU-të janë kafshë tepër komplekse. Ka shumë pjesë ndërlidhëse që të gjitha duhet të punojnë në unison të përsosur për të arritur nivelet e performancës që shohim. Një nga karakteristikat kryesore të një CPU është cache. Nuk është një tipar bie në sy. Nuk reklamon aq mirë numrin e bërthamës ose frekuencën maksimale të rritjes. Megjithatë, është kritike për performancën.

Pse Cache?

CPU-të moderne janë jashtëzakonisht të shpejta. Ata kryejnë më shumë se pesë miliardë operacione çdo sekondë. Mbajtja e CPU-së të ushqyer me të dhëna kur funksionon kaq shpejt është e vështirë. RAM-i ka kapacitet të mjaftueshëm për të furnizuar CPU-në me të dhëna. Ai madje mund të transferojë të dhëna çdo sekondë, falë gjerësisë së brezit shumë të lartë. Megjithatë nuk është ky problemi. Problemi është vonesa.

RAM mund të përgjigjet shumë shpejt. Problemi është se "shumë shpejt" është një kohë e gjatë kur bëni pesë miliardë gjëra çdo sekondë. Edhe RAM-i më i shpejtë ka një vonesë mbi 60 nanosekonda. Përsëri, 60 nanosekonda tingëllojnë si pa kohë. Problemi është se nëse CPU do të funksiononte në 1 GHz, do të duheshin 1 ns për të përfunduar një cikël. Me CPU-të e nivelit të lartë që godasin 5,7 GHz, ky është një cikël çdo 175 pikosekonda. Si duken tani ato 60 nanosekonda latente? Kjo është 342 cikle latente.

Ky lloj vonese do të ishte një vrasës për çdo performancë të CPU-së. Për ta kapërcyer atë, përdoret një cache. Cache vendoset në vetë CPU die. Është gjithashtu shumë më i vogël se RAM dhe përdor një strukturë të ndryshme, SRAM dhe jo DRAM. Kjo e bën përgjigjen shumë më të shpejtë sesa RAM-i i sistemit kryesor. Cache është zakonisht me nivele, me L1, L2 dhe L3 që përdoren për të treguar nivelet që shkojnë gjithnjë e më larg nga bërthamat e CPU. Shtresat e poshtme janë më të shpejta, por më të vogla. L1 mund të ketë një vonesë prej katër ose pesë cikle orësh, shumë më mirë se 342.

Por disa CPU përmendin një L0?

Terminologjia për L1, L2 dhe L3 është mjaft standarde. Kuptimi i paqartë i asaj që ata nënkuptojnë dhe bëjnë është relativisht i zakonshëm, madje edhe në të gjithë shitësit e CPU. Kjo është për shkak se ato udhëhiqen nga fizika materiale dhe elektrike; nuk mund të ndryshojë shumë. Mund të keni një cache të shpejtë ose një memorie të madhe, jo të dyja. Duhet të jetë më i madh nëse ndani një cache midis bërthamave të shumta. Për këtë qëllim, L1 dhe L2 priren të jenë specifike thelbësore. Memoria më e madhe L3 ka tendencë të ndahet midis disa ose të gjitha bërthamave në CPU ose chiplet.

Siç mund ta merrni me mend, L0 lidhet me ruajtjen e memories, por është futur në skemën e emërtimit pas faktit. Megjithatë, nuk ndihmon për të kuptuar se çfarë do të thotë. Megjithatë, me siguri mund të merrni me mend disa gjëra. Ajo do të jetë e kufizuar në një bërthamë, do të jetë e vogël dhe do të jetë e shpejtë. Emri tjetër që mban mund të ndihmojë pak; kjo është cache mikro-op.

Në vend të ruajtjes së të dhënave nga memoria ose udhëzimeve të plota, L0 ruan mikro-opsionet në memorie. Siç e kemi përshkruar së fundmi , një mikro-op është një veçori e CPU-ve moderne. Udhëzimet në x86 dhe ISA të tjera janë të mëdha, komplekse dhe sfiduese për t'u përshtatur me efikasitet në një tubacion. Ju mund t'i tuboni ato në mënyrë shumë më efikase nëse i ndani në mikro-opsione përbërëse. Në disa raste, madje mund të gruponi mikro-operacione të shumta, madje edhe nga udhëzime të ndryshme, në një mikro-operacion të vetëm duke arritur një përmirësim të performancës dhe ulje të fuqisë.

CPU Architecture ft Micro-Op Cache

Për të ekzekutuar një instruksion, një CPU moderne e deshifron atë. Kjo përfshin ndarjen e instruksionit në mikro-opsionet e tij përbërëse dhe përcaktimin e vendndodhjeve të memories që duhet të referohen. Shumë softuer përdorin funksione të ngjashme rregullisht dhe shpesh mund të ripërdorin të njëjtin kod në një qark ose nga një funksion i quajtur. Kjo do të thotë që udhëzimet e sakta mund të thirren vazhdimisht. Kjo do të thotë që të njëjtat mikro-opsione thirren vazhdimisht. Dhe nëse të njëjtat mikro-opsione nevojiten në mënyrë të përsëritur, ato mund të ruhen në memorie. Ruajtja e mikro-opsioneve në memorie mund të zvogëlojë ngarkesën në dekoderat e udhëzimeve, duke zvogëluar marrjen e energjisë ose duke ndihmuar në mbushjen më të shpejtë të tubacionit.

Memoria duhet të mbahet e vogël, por kur menaxhohet me kujdes, mund të arrihet me një vonesë të vetme ose edhe pa ciklin. Kjo mund të jetë e mjaftueshme për të parandaluar nevojën për të marrë përsipër vonesën me 4 cikle në memorien e memories L1 dhe vjen me asnjë penallti për humbjen e cache-it.

konkluzioni

L0 cache është një emër tjetër për cache mikro-op. Mund të jetë pjesë e CPU-ve moderne që përdorin mikrooperacione. Zakonisht mban disa mijëra hyrje dhe ka kapacitete të listuara në numër hyrjesh dhe jo në bajt. L0 mund të arrihet më shpejt se L1, zakonisht me një vonesë 1- ose 0-ciklesh. Ruajtja e mikro-opsioneve në memorie zvogëlon ngarkesën në dekoderat e udhëzimeve, veçanërisht në kodin që përdor mirë unazat ose funksionet.