Mis on L0 vahemälu?

Protsessorid on uskumatult keerulised loomad. Seal on palju omavahel ühendatud osi, mis kõik peavad töötama täiuslikus kooskõlas, et saavutada meie nähtavad jõudlustasemed. Üks protsessori põhifunktsioone on vahemälu. See ei ole toretsev funktsioon. See ei reklaami nii hästi kui tuumade arv või maksimaalne võimendussagedus. See on jõudluse seisukohalt siiski kriitiline.

Miks vahemälu?

Kaasaegsed protsessorid on uskumatult kiired. Nad teevad igas sekundis rohkem kui viis miljardit toimingut. CPU hoidmine andmetega toidetuna, kui see töötab nii kiiresti, on keeruline. RAM-il on piisavalt mahtu, et varustada protsessorit andmetega. Tänu väga suurele ribalaiusele suudab see andmeid edastada isegi iga sekund. See pole aga probleem. Probleemiks on latentsusaeg.

RAM suudab väga kiiresti reageerida. Probleem on selles, et "väga kiiresti" on pikk aeg, kui teete igas sekundis viis miljardit asja. Isegi kõige kiirema RAM-i latentsusaeg on üle 60 nanosekundi. Jällegi kõlab 60 nanosekundit nagu poleks aega. Probleem on selles, et kui protsessor töötaks sagedusel 1 GHz, kuluks tsükli lõpuleviimiseks 1 ns. 5,7 GHz tippprotsessoritega on see üks tsükkel iga 175 pikosekundi järel. Kuidas need 60 nanosekundi latentsusaega praegu välja näevad? See on 342 latentsustsüklit.

Selline latentsusaeg oleks iga protsessori jõudluse jaoks tapja. Sellest mööda saamiseks kasutatakse vahemälu. Vahemälu asetatakse CPU die ise. See on ka palju väiksem kui RAM ja kasutab teistsugust struktuuri, pigem SRAM-i kui DRAM-i. See muudab reageerimise palju kiiremaks kui põhisüsteemi RAM. Vahemälu on tavaliselt astmeline, L1, L2 ja L3 tähistavad protsessori tuumadest üha kaugemale ulatuvaid tasemeid. Madalamad tasemed on kiiremad, kuid väiksemad. L1 latentsusaeg võib olla neli või viis taktitsüklit, palju parem kui 342.

Kuid mõned protsessorid mainivad L0?

L1, L2 ja L3 terminoloogia on üsna tavaline. Ebamäärane arusaam sellest, mida nad tähendavad ja teevad, on suhteliselt levinud isegi protsessorimüüjate seas. Seda seetõttu, et neid juhib materjali- ja elektrifüüsika; ei saa palju muutuda. Teil võib olla kiire vahemälu või suur vahemälu, mitte mõlemad. See peab olema suurem, kui jagate vahemälu mitme tuuma vahel. Sel eesmärgil kipuvad L1 ja L2 olema tuumaspetsiifilised. Suurem L3 vahemälu kipub olema jagatud mõne või kõigi CPU või kiibi tuumade vahel.

Nagu võite arvata, on L0 seotud vahemällu salvestamisega, kuid on pärast tõsiasja sisestatud nimetamisskeemi. See ei aita aga mõista, mida see tähendab. Tõenäoliselt võite siiski mõnda asja arvata. See piirdub ühe tuumaga, see on pisike ja see on kiire. Teine nimi, mida see kannab, võib natuke aidata; see on mikrooperatsiooni vahemälu.

Andmete mälust vahemällu salvestamise või täielike juhiste asemel salvestab L0 mikrooperatsioonid vahemällu. Nagu me hiljuti kirjeldasime , on mikro-op kaasaegsete protsessorite funktsioon. Juhised x86-s ja muudes ISA-des on suured, keerulised ja keerukad, et neid tõhusalt konveierisse mahutada. Saate neid palju tõhusamalt torustada, kui jagate need mikrooperatsioonideks. Mõnel juhul saate isegi rühmitada mitu mikrooperatsiooni, isegi erinevatest juhistest, üheks mikrooperatsiooniks, saavutades nii jõudluse paranemise kui ka võimsuse vähendamise.

CPU arhitektuur ft Micro-Op vahemälu

Käsu täitmiseks dekodeerib kaasaegne protsessor selle. See hõlmab juhiste jagamist selle mikrooperatsioonideks ja mälukohtade määramist, millele tuleks viidata. Paljud tarkvarad kasutavad sarnaseid funktsioone regulaarselt ja võivad sageli kasutada sama koodi tsüklis või väljakutsutud funktsioonist. See tähendab, et täpseid juhiseid saab ikka ja jälle välja kutsuda. See tähendab siis, et samadele mikrooperatsioonidele helistatakse ikka ja jälle. Ja kui samu mikrooperatsioone on vaja korduvalt, saab need vahemällu salvestada. Vahemällu salvestatud mikrooperatsioonid võivad vähendada juhiste dekoodrite koormust, vähendades energiatarbimist või aidates torujuhtme kiiremini täita.

Vahemälu tuleb hoida väikesena, kuid hoolikalt hallatuna pääseb sellele juurde ühe tsükli latentsusajaga või isegi ilma. Sellest võib piisata, et vältida vajadust võtta L1 vahemälu 4-tsükliline latentsusaeg ja sellega ei kaasne vahemälu vahelejätmise trahvi.

Järeldus

L0 vahemälu on mikrooperatsiooni vahemälu teine ​​nimi. See võib olla osa tänapäevastest protsessoritest, mis kasutavad mikrooperatsioone. Tavaliselt sisaldab see paar tuhat kirjet ja selle võimsused on loetletud pigem kirjete kui baitide arvuna. L0-le pääseb juurde kiiremini kui L1-le, tavaliselt 1- või 0-tsüklilise latentsusajaga. Mikrooperatsioonide vahemällu salvestamine vähendab käskude dekoodrite koormust, eriti koodis, mis kasutab hästi silmuseid või funktsioone.