Mi az L0 gyorsítótár?

A CPU-k hihetetlenül összetett vadállatok. Számos összekapcsolódó alkatrész létezik, amelyeknek tökéletes összhangban kell működniük, hogy elérjük az általunk látott teljesítményszintet. A CPU egyik legfontosabb jellemzője a gyorsítótár. Ez nem egy feltűnő funkció. Nem hirdet olyan jól, mint a magszám vagy a csúcsfrekvencia. Ez azonban kritikus a teljesítmény szempontjából.

Miért gyorsítótár?

A modern CPU-k hihetetlenül gyorsak. Másodpercenként több mint ötmilliárd műveletet hajtanak végre. Nehéz a CPU-t adatokkal táplálni, amikor ilyen gyorsan működik. A RAM elegendő kapacitással rendelkezik a CPU adatokkal való ellátásához. A nagyon nagy sávszélességnek köszönhetően akár másodpercenként is képes adatátvitelre. De nem ez a probléma. A probléma a késleltetés.

A RAM nagyon gyorsan tud reagálni. A probléma az, hogy a „nagyon gyorsan” hosszú idő, amikor ötmilliárd dolgot csinálsz másodpercenként. Még a leggyorsabb RAM-nak is 60 nanoszekundum feletti a késleltetése. A 60 nanoszekundum ismét úgy hangzik, mintha egyáltalán nem lenne idő. A probléma az, hogy ha a CPU 1 GHz-en működne, akkor 1 ns-ba kerülne egy ciklus befejezése. Az 5,7 GHz-es csúcskategóriás CPU-knál ez egy ciklus 175 pikoszekundumként. Hogy néz ki most az a 60 nanomásodperces késleltetés? Ez 342 késleltetési ciklus.

Ez a fajta késleltetés minden CPU-teljesítmény gyilkosa lenne. Ennek megkerüléséhez gyorsítótárat használnak. A gyorsítótár magán a CPU vágólapon van elhelyezve. Ezenkívül sokkal kisebb, mint a RAM, és más szerkezetet használ, inkább SRAM-ot, mint DRAM-ot. Ez sokkal gyorsabbá teszi a reagálást, mint a fő rendszer RAM. A gyorsítótár jellemzően többszintű, az L1, L2 és L3 azokat a szinteket jelöli, amelyek egyre távolabb kerülnek a CPU magoktól. Az alacsonyabb szintek gyorsabbak, de kisebbek. Az L1 késleltetése négy vagy öt órajelciklus lehet, sokkal jobb, mint a 342.

De néhány CPU említi az L0-t?

Az L1, L2 és L3 terminológiája meglehetősen szabványos. Még a CPU-gyártók körében is viszonylag gyakori a homályos megértés, hogy mit jelentenek és mit csinálnak. Ez azért van, mert az anyag- és elektromos fizika szabályozza őket; nem sok változhat. Lehet gyors vagy nagy gyorsítótár, nem mindkettő. Nagyobbnak kell lennie, ha több mag között oszt meg egy gyorsítótárat. Ebből a célból az L1 és L2 általában magspecifikusak. A nagyobb L3 gyorsítótár általában meg van osztva a CPU vagy chiplet néhány vagy összes magja között.

Amint valószínűleg sejti, az L0 a gyorsítótárazáshoz kapcsolódik, de utólag bekerült az elnevezési sémába. Ez azonban nem segít megérteni, mit jelent. Valószínűleg azonban sejthet néhány dolgot. Egy magra korlátozódik, apró lesz, és gyors lesz. A másik név, amelyen szerepel, segíthet egy kicsit; ez a micro-op gyorsítótár.

Ahelyett, hogy az adatokat gyorsítótárazza a memóriából, vagy a teljes utasításokat, az L0 gyorsítótárazza a mikroműveleteket. Amint azt nemrég leírtuk , a mikro-op a modern CPU-k jellemzője. Az x86 és más ISA-k utasításai nagyok, összetettek és kihívást jelent, hogy hatékonyan illeszkedjenek a folyamatba. Sokkal hatékonyabban csővezetékezheti őket, ha mikroműveletekre bontja őket. Egyes esetekben akár több mikroműveletet is csoportosíthat, akár különböző utasításokból is, egyetlen mikroműveletbe, ezzel is javítva a teljesítményt és csökkentve a teljesítményt.

CPU architektúra ft Micro-Op gyorsítótár

Az utasítás végrehajtásához egy modern CPU dekódolja azt. Ez magában foglalja az utasítás felosztását alkotó mikroműveletekre, és meghatározza azokat a memóriahelyeket, amelyekre hivatkozni kell. Sok szoftver rendszeresen használ hasonló funkciókat, és gyakran újra felhasználhatja ugyanazt a kódot egy hurokban vagy egy meghívott függvényből. Ez azt jelenti, hogy a pontos utasítások újra és újra előhívhatók. Ez azt jelenti, hogy ugyanazt a mikro-opciót hívják újra és újra. És ha ugyanazokra a mikroműveletekre van szükség ismételten, akkor gyorsítótárazhatók. A gyorsítótárazott mikroműveletek csökkenthetik az utasításdekóderek terhelését, csökkentve az áramfelvételt vagy elősegíthetik a folyamat gyorsabb feltöltését.

A gyorsítótárat kicsiben kell tartani, de gondosan kezelve egyetlen ciklus késleltetéssel vagy akár anélkül is elérhető. Ez elegendő lehet ahhoz, hogy ne kelljen felvenni a 4 ciklusos késleltetést az L1 gyorsítótárhoz, és nem jár a gyorsítótár kihagyásáért.

Következtetés

Az L0 gyorsítótár a micro-op gyorsítótár másik neve. A modern mikroműveleteket használó CPU-k része lehet. Általában néhány ezer bejegyzést tartalmaz, és a kapacitások bejegyzések számában vannak feltüntetve, nem pedig bájtokban. Az L0 gyorsabban érhető el, mint az L1, jellemzően 1 vagy 0 ciklusú késleltetéssel. A mikroműveletek gyorsítótárazása csökkenti az utasításdekóderek terhelését, különösen a hurkokat vagy funkciókat jól kihasználó kódoknál.