Mi az a CPU gyorsítótár, és fontos-e?

Az olyan termékekkel, mint a Ryzen 7 5800X3D, amely a koronát érdemli ki legjobb CPU játékhoz, valószínűleg kíváncsi, mi az a CPU-gyorsítótár, és miért olyan nagy dolog ez. Azt már tudjuk, hogy az AMD közelgő Ryzen 7000 CPU-i és az Intel 13. generációs Raptor Lake processzorai több gyorsítótárra fognak összpontosítani, ami azt jelzi, hogy ez kritikus specifikáció lesz a jövőben.

De törődni kell a CPU gyorsítótárával? Meg fogjuk bontani, hogy mi a CPU gyorsítótár, miért olyan fontos, és hogyan tud jelentős különbséget tenni, ha játszol.

Mi az a CPU gyorsítótár?

A gyorsítótár a benne lévő memória mennyisége maga a CPU, akár egyes magokba integrálva, akár néhány vagy az összes mag között megosztva. Ez egy kis dedikált memória, amely közvetlenül a processzoron található, így a CPU-nak nem kell minden alkalommal információt lekérnie a rendszer RAM-jából, amikor valamit tenni szeretne a számítógépén. Minden processzornak van kis mennyiségű gyorsítótára, a kisebb CPU-k talán csak néhány kilobájtot kapnak, míg a nagy CPU-k sok megabájt értékű gyorsítótárral rendelkezhetnek.

De felmerülhet a kérdés, hogy miért van egyáltalán szükség a gyorsítótárra ha van RAM-unk, különösen akkor, ha egyetlen RAM-ban több gigabájt memória is lehet. Minden a teljesítményről szól. Az 1990-es években kezdett nyilvánvalóvá válni a CPU és a RAM közötti teljesítményjavulás üteme. Végül is a CPU-tervezők a sebesség növelésére összpontosítottak, míg a RAM-tervezők a kapacitást akarták növelni, és elhanyagolták a sebességet. A CPU tervezők számára ez problémát jelentett, mivel a RAM sebessége döntő tényező a CPU teljesítményében sok alkalmazásnál, és minél nagyobb a CPU-RAM hézag, annál nehezebb lenne javítani teljesítmény.

A gyorsítótár volt a megoldás. Bár a gyorsítótár kevés kapacitással rendelkezik a RAM-hoz képest, nagy sebessége a legtöbb esetben kárpótol. A gyorsítótár azonban nem tökéletes. Fő gyengesége a méret; A gyorsítótár fizikailag nagy ahhoz képest, hogy milyen keveset tud tárolni. A gyorsítótár a csomóponti zsugorodásokkal szemben is ellenálló, így míg a CPU magjai és egyéb összetevői meglehetősen könnyen zsugorodhatnak egyik generációról a másikra, a gyorsítótár sokkal kevésbé zsugorodik. Ez a gyorsítótárat a CPU nagyon drága összetevőjévé teszi, ami az egyik fő oka annak, hogy a gyorsítótár általában ilyen kevés tárhellyel rendelkezik.

Hogyan működik a gyorsítótár?

A gyorsítótár általános alkalmazása a gyorsítótár és a RAM árnyaltabb megvalósítását eredményezte mindaddig végül a memóriahierarchiával, a gyorsítótárral a tetején, a RAM-mal középen és a tárolóval a tetején. alsó. Ez a többszintű megközelítés lehetővé teszi, hogy a CPU számára a kritikus adatok fizikailag közelebb kerüljenek a processzorhoz, csökkentve a késleltetést, és segítve a PC-t, hogy görcsösen érezze magát.

A gyorsítótárnak saját hierarchiája vagy gyorsítótárszintje van, amelyek L1, L2 és L3 gyorsítótárra vannak felosztva. Ezek mindenféle gyorsítótár, de kissé eltérő funkciókat látnak el.

Az L1 gyorsítótár a gyorsítótár első szintje és egyben a legkisebb, általában L1 utasításra vagy L1i és L1 adatokra vagy L1d-re osztva. A CPU-n belül minden mag rendelkezik saját exkluzív L1 gyorsítótárral, amely általában csak néhány kilobájt méretű. Az L1 gyorsítótárban tárolt adatok olyan dolgok, amelyeket a CPU éppen használt vagy várhatóan hamarosan használni fog. Ha a CPU-nak olyan adatokra van szüksége, amelyek nincsenek az L1 gyorsítótárban, akkor a következő szintre lép: L2.

Az L1-gyorsítótárhoz hasonlóan az L2-gyorsítótár is gyakran kizárólag egyetlen CPU-magra vonatkozik, de egyes CPU-k esetében több mag között van megosztva. Ez is sokkal, de sokkal nagyobb; Például a Core i9-12900K minden P-magja 80 kilobájt L1 gyorsítótárral, valamint 1,25 megabájt L2 gyorsítótárral rendelkezik, ami közel 16-szor annyi. A nagyobb gyorsítótárak azonban nagyobb késleltetéssel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy több időbe telik a kommunikáció a CPU magja és a gyorsítótár között. Ha a CPU-k mikroszekundumok vagy akár nanoszekundumok alatt akarnak valamit elérni, az L2 gyorsítótár valamivel magasabb késleltetése számít. Ha a CPU nem találja a kért adatokat az L2 gyorsítótárban, akkor a következő szintre kérdez rá: L3.

Az L3 gyorsítótár nagy dolog: néhány vagy az összes mag között meg van osztva a CPU-n belül, és nagy. Az 12900K például 30 MB L3 gyorsítótárral rendelkezik, ami 24-szerese az L2 gyorsítótár mennyiségének. Az L3 gyorsítótár késleltetése még rosszabb, mint az L2, de a nagy L3 gyorsítótár nagyon fontos, hogy a CPU-nak ne kelljen a RAM-tól kérnie a szükséges adatokat. A tárolás kivételével a RAM rendelkezik a legrosszabb sebességgel és késleltetéssel a memóriahierarchiában, és amikor a CPU-nak hozzá kell férnie a RAM-hoz a szükséges adatokért, a dolgok leállnak. Ideális esetben minden fontosat legalább az L3 gyorsítótárban tárolnak, hogy megakadályozzák a hatalmas lassulást.

Egyes CPU-k még L4 gyorsítótárral is rendelkeznek, de ez általában RAM-ként működik, amely a CPU-csomagban található. Az Intel első, Broadwell architektúrán alapuló 14 nm-es CPU-ja 128 MB beágyazott DRAM-ot tartalmazott, és A vállalat közelgő Sapphire Rapids szerver CPU-i HBM2-vel is érkezhetnek, amelyet úgy használnak, mint egy extra szint gyorsítótár.

Számít a CPU gyorsítótár a játékokhoz?

A CPU gyorsítótár nagy különbséget jelent játékra. Bár hagyományosan az egyszálú teljesítményt, az órajelenkénti utasításokat (IPC) és az órajelet tartják a legtöbbnek. A játékteljesítmény fontos tényezői, világossá vált, hogy a gyorsítótár valószínűleg a legfontosabb tényező a rivalizálásban között AMD és Intel.

A gyorsítótár nagyon fontos a játékokhoz, mivel a játékokat ma már megtervezték. A modern játékokban sok a véletlenszerűség, ami azt jelenti, hogy a CPU-nak folyamatosan egyszerű utasításokat kell végrehajtania. Elegendő gyorsítótár hiányában a grafikus kártya kénytelen várakozni a CPU-n, miközben felhalmozódnak az utasítások szűk keresztmetszetet okoz. Láthat egy példát arra, hogy mekkora különbséget jelent Az AMD 3D V-Cache-je technológia be Far Cry 6 lent.

Az elmúlt években azt a tendenciát láttuk, hogy több gyorsítótár áll rendelkezésre a játékokhoz. Az AMD Ryzen 3000 CPU-i kétszer akkora L3 gyorsítótárral rendelkeztek, mint az előző generációban, és sokkal gyorsabbak voltak a játékokhoz, szinte utolérve az Intelt. Amikor a Ryzen 5000 elindult, az AMD nem adott hozzá több gyorsítótárat, de egyesítette az L3 gyorsítótár két blokkját a CPU-n belül, ami nagymértékben csökkentette a késleltetést, és az AMD-t az élre helyezte a játékteljesítmény terén. Az AMD megduplázódott a 3D V-Cache technológiájával Ryzen 7 5800X3D, amely egy 64 MB-os L3 gyorsítótárat helyez el a CPU tetején, így összesen 96 MB, ami még a zászlóshajó Ryzen 9 5950X-nél is több.

Az Intel felzárkózik az AMD-hez, és a jelenlegi generációs Alder Lake CPU-i akár 30 MB L3 gyorsítótár, ami lényegesen kevesebb, mint a legtöbb Ryzen CPU, de sokkal több L1 és L2 is van bennük gyorsítótár. Az Intel L3 kapacitásbeli hátránya azonban nem jelenti azt, hogy a Ryzen 5000 CPU-k sokkal gyorsabbak a játékokhoz. Core i9-12900K áttekintésünkben, azt találtuk, hogy az 12900K a Ryzen 9 5950X-hez kötődik a játékteljesítmény szempontjából.

A gyorsítótárért folytatott verseny szinte biztosan folytatódik a közelgővel Ryzen 7000 és Raptor Lake CPU-k. A Ryzen 7000 megerősítette, hogy kétszer akkora L2 gyorsítótárral rendelkezik, mint a Ryzen 5000, és valószínűleg több V-Cache-t használó CPU-t fogunk látni. Mindeközben az Intelnek nincs saját V-Cache verziója, de a Raptor Lake-nek a pletykák szerint sokkal több L3 gyorsítótára van, mint az Alder Lake-nek, csak magában a CPU-ban.

Szerkesztői ajánlások

• Az AMD legújabb V-Cache chipje olcsónak, gyorsnak és játékhoz tökéletesnek bizonyult
• Hogyan teszteljük a PC-összetevőket és hardvert
• Ez az oka annak, hogy az embereket olyan idegesek a mai Starfield PC-hírek
• A legjobb számítógépes összeállítások: költségvetés, játék, videószerkesztés és egyebek
• Lehet, hogy az AMD csak engedélyezte a MacBook-szerű laptopokat, de én még mindig szkeptikus vagyok