Apa itu cache CPU, dan apakah itu penting?

Dengan produk seperti Ryzen 7 5800X3D mendapatkan mahkota sebagai CPU terbaik untuk bermain game, Anda mungkin bertanya-tanya apa itu cache CPU dan mengapa ini menjadi masalah besar. Kita sudah tahu bahwa CPU Ryzen 7000 AMD yang akan datang dan prosesor Raptor Lake generasi ke-13 Intel akan fokus pada lebih banyak cache, menandakan ini akan menjadi spesifikasi penting di masa mendatang.

Tetapi haruskah Anda peduli dengan cache CPU? Kami akan menguraikan apa itu cache CPU, mengapa itu sangat penting, dan bagaimana hal itu dapat membuat perbedaan besar jika Anda bermain game.

Apa itu cache CPU?

Cache adalah jumlah memori yang ada di dalamnya CPU itu sendiri, baik diintegrasikan ke dalam inti individu atau dibagi antara beberapa atau semua inti. Ini adalah sedikit memori khusus yang hidup langsung di prosesor sehingga CPU Anda tidak perlu mengambil informasi dari RAM sistem Anda setiap kali Anda ingin melakukan sesuatu di PC Anda. Setiap prosesor memiliki sejumlah kecil cache, dengan CPU yang lebih kecil mungkin hanya mendapatkan beberapa kilobyte sementara CPU besar dapat memiliki cache senilai banyak megabyte.

Tapi Anda mungkin bertanya-tanya mengapa cache diperlukan sama sekali ketika kita memiliki RAM, terutama ketika satu keping RAM dapat memiliki beberapa gigabytes memori. Ini semua tentang kinerja. Pada 1990-an, kecepatan peningkatan kinerja antara CPU dan RAM mulai terlihat. Lagi pula, perancang CPU berfokus pada peningkatan kecepatan, sementara perancang RAM ingin meningkatkan kapasitas dan mengabaikan kecepatan. Bagi perancang CPU, ini menjadi masalah karena kecepatan RAM merupakan faktor penting dalam kinerja CPU untuk banyak aplikasi, dan semakin besar celah CPU-RAM, semakin sulit untuk ditingkatkan pertunjukan.

Cache adalah solusinya. Meskipun cache memiliki kapasitas yang kecil dibandingkan dengan RAM, kecepatannya yang tinggi dapat mengimbanginya dalam banyak kasus. Namun, cache tidak sempurna. Kelemahan utamanya adalah ukuran; cache secara fisik besar untuk seberapa kecil yang dapat disimpannya. Cache juga tahan terhadap penyusutan node, jadi sementara inti dan komponen lain dalam CPU dapat menyusut dengan mudah dari satu generasi ke generasi lainnya, cache menyusut jauh lebih sedikit. Ini membuat cache menjadi komponen CPU yang sangat mahal, yang merupakan salah satu alasan utama mengapa cache biasanya memiliki jumlah penyimpanan yang kecil.

Bagaimana cara kerja tembolok?

Adopsi arus utama cache menghasilkan implementasi cache dan RAM yang lebih bernuansa hingga saat ini berakhir dengan hierarki memori, dengan cache di atas, RAM di tengah, dan penyimpanan di dasar. Pendekatan berjenjang ini memungkinkan data penting untuk CPU secara fisik lebih dekat dengan prosesor, mengurangi latensi, dan membantu PC Anda terasa cepat.

Cache memiliki hierarki sendiri, atau level cache, yang dibagi menjadi cache L1, L2, dan L3. Ini semua adalah jenis cache, tetapi mereka menjalankan fungsi yang sedikit berbeda.

Cache L1 adalah cache level pertama dan juga yang terkecil, biasanya dibagi menjadi instruksi L1 atau L1i dan data L1 atau L1d. Setiap inti dalam CPU memiliki potongan cache L1 yang eksklusif, yang biasanya hanya berukuran beberapa kilobyte. Jenis data yang disimpan dalam cache L1 adalah hal-hal yang baru saja digunakan atau diperkirakan akan digunakan oleh CPU dalam waktu dekat. Jika CPU membutuhkan data yang tidak ada di cache L1, itu akan berlanjut ke level berikutnya: L2.

Seperti cache L1, cache L2 seringkali eksklusif untuk satu inti CPU, tetapi di beberapa CPU, cache ini dibagi di antara banyak inti. Itu juga jauh lebih besar; misalnya, setiap P-core di Core i9-12900K memiliki 80 kilobyte cache L1, serta 1,25 megabyte cache L2, hampir 16 kali lebih banyak. Namun, cache yang lebih besar memiliki latensi yang lebih tinggi, yang berarti dibutuhkan lebih banyak waktu untuk terjadi komunikasi antara inti CPU dan cache. Ketika CPU ingin menyelesaikan sesuatu dalam hitungan mikrodetik atau bahkan nanodetik, latensi cache L2 yang sedikit lebih tinggi memang penting. Jika CPU tidak dapat menemukan data yang diminta dalam cache L2, CPU akan meminta level berikutnya: L3.

Cache L3 adalah masalah besar: ini dibagi antara beberapa atau semua inti dalam CPU, dan itu besar. 12900K memiliki 30MB cache L3, misalnya, 24 kali jumlah cache L2. Latensi cache L3 bahkan lebih buruk daripada L2, tetapi memiliki cache L3 yang besar sangat penting untuk mencegah CPU meminta data yang dibutuhkan RAM. Kecuali untuk penyimpanan, RAM memiliki kecepatan dan latensi terburuk dalam hierarki memori, dan setiap kali CPU perlu mengakses RAM untuk data yang diperlukan, semuanya terhenti. Idealnya, semua hal penting akan disimpan setidaknya di dalam cache L3 untuk mencegah pelambatan besar-besaran.

Beberapa CPU bahkan memiliki cache L4, tetapi biasanya berfungsi sebagai RAM yang ada di paket CPU. Beberapa CPU 14nm pertama Intel berdasarkan arsitektur Broadwell menyertakan DRAM tertanam 128MB, dan CPU server Sapphire Rapids perusahaan yang akan datang dapat dilengkapi dengan HBM2, yang digunakan seperti level tambahan cache.

Apakah cache CPU penting untuk bermain game?

Cache CPU membuat perbedaan besar untuk bermain game. Meskipun kinerja single-threaded, instruksi per jam (IPC), dan kecepatan jam secara tradisional dikatakan paling tinggi faktor penting dalam kinerja game, menjadi sangat jelas bahwa cache mungkin merupakan faktor terpenting dari semuanya dalam persaingan di antara AMD dan Intel.

Cache sangat penting untuk bermain game karena cara game dirancang saat ini. Gim modern memiliki banyak keacakan, yang berarti CPU harus terus-menerus menjalankan instruksi sederhana. Tanpa cache yang cukup, kartu grafis Anda terpaksa menunggu di CPU Anda saat instruksi menumpuk dan menyebabkan kemacetan. Anda dapat melihat contoh seberapa besar perbedaan yang terjadi V-Cache 3D AMD teknologi di Jauh Menangis 6 di bawah.

Kami telah melihat kecenderungan lebih banyak cache untuk bermain game dalam beberapa tahun terakhir. CPU AMD Ryzen 3000 memiliki cache L3 dua kali lebih banyak dari generasi sebelumnya dan jauh lebih cepat untuk bermain game, hampir mengejar Intel. Saat Ryzen 5000 diluncurkan, AMD tidak menambahkan lebih banyak cache, tetapi menyatukan dua blok cache L3 di dalam CPU, yang sangat mengurangi latensi dan membuat AMD memimpin dalam performa gaming. AMD menggandakan dengan teknologi 3D V-Cache pada Ryzen 7 5800X3D, yang menumpuk chip cache L3 64MB di atas CPU dengan total 96MB, bahkan lebih banyak daripada unggulan Ryzen 9 5950X.

Intel telah mengejar ketinggalan dengan AMD, dan CPU Alder Lake generasi saat ini memiliki kapasitas hingga 30MB Cache L3, yang jauh lebih sedikit daripada kebanyakan CPU Ryzen, tetapi mereka juga memiliki lebih banyak L1 dan L2 cache. Namun, kelemahan Intel dalam kapasitas L3 tidak berarti CPU Ryzen 5000 jauh lebih cepat untuk bermain game. Dalam ulasan Core i9-12900K kami, kami menemukan bahwa 12900K diikat dengan Ryzen 9 5950X untuk performa gaming.

Perlombaan untuk cache hampir pasti akan berlanjut dengan yang akan datang CPU Ryzen 7000 dan Raptor Lake. Ryzen 7000 dipastikan memiliki cache L2 dua kali lipat dari Ryzen 5000, dan kita mungkin akan melihat lebih banyak CPU yang menggunakan V-Cache. Sementara itu, Intel tidak memiliki versi V-Cache sendiri, tetapi Raptor Lake dikabarkan memiliki lebih banyak cache L3 daripada Alder Lake, hanya di CPU itu sendiri.

Rekomendasi Editor

• Chip V-Cache AMD terbaru terbukti murah, cepat, dan sempurna untuk bermain game
• Bagaimana kami menguji komponen dan perangkat keras PC
• Inilah mengapa orang sangat kesal dengan berita PC Starfield hari ini
• Rakitan PC terbaik: anggaran, game, pengeditan video, dan lainnya
• AMD mungkin baru saja mengaktifkan laptop gaming mirip MacBook, tapi saya masih ragu