מהו מטמון המעבד והאם הוא חשוב?

עם מוצרים כמו Ryzen 7 5800X3D שזוכים בכתר בתור המעבד הטוב ביותר למשחקים, אתה בוודאי תוהה מהו מטמון המעבד ומדוע זה כל כך גדול מלכתחילה. אנו כבר יודעים שמעבדי Ryzen 7000 הקרובים של AMD ומעבדי הדור ה-13 של Raptor Lake של אינטל יתמקדו בעוד מטמון, מה שיסמן שזה יהיה מפרט קריטי בעתיד.

אבל האם אכפת לך ממטמון המעבד? אנחנו הולכים לפרק מהו מטמון המעבד, למה זה כל כך חשוב ואיך זה יכול לעשות הבדל עצום אם אתה משחק.

מהו מטמון המעבד?

מטמון הוא כמות הזיכרון שנמצאת בתוכו המעבד עצמו, משולבים בליבות בודדות או משותף בין חלק מהליבות או כל הליבות. זהו מעט זיכרון ייעודי שחי ישירות על המעבד כך שהמעבד שלך לא צריך להביא מידע מ-RAM של המערכת שלך בכל פעם שאתה רוצה לעשות משהו במחשב שלך. לכל מעבד יש כמות קטנה של מטמון, כאשר מעבדים קטנים יותר מקבלים אולי רק כמה קילובייט בעוד שלמעבדים גדולים יכולים להיות מטמון בשווי מגה-בייט רבים.

אבל אולי אתה תוהה למה מטמון נחוץ בכלל כשיש לנו זיכרון RAM, במיוחד כאשר מקל בודד של זיכרון RAM יכול להכיל כמה גיגה-בייט של זיכרון. הכל עניין של ביצועים. בשנות ה-90, קצב שיפורי הביצועים בין המעבדים ל-RAM החל להתברר. אחרי הכל, מעצבי CPU התמקדו בהגדלת המהירות, בעוד שמעצבי RAM רצו להגדיל את הקיבולת והזניחו את המהירות. עבור מעצבי המעבד, זו הייתה בעיה מכיוון שמהירות זיכרון RAM היא גורם מכריע בביצועי המעבד עבור יישומים רבים, וככל שהפער בין CPU-RAM גדול יותר, כך יהיה קשה יותר לשפר ביצועים.

מטמון היה הפתרון. למרות שהמטמון בעל קיבולת מועטה בהשוואה ל-RAM, המהירות הגבוהה שלו מפצה על כך ברוב המקרים. עם זאת, המטמון אינו מושלם. נקודת התורפה העיקרית שלו היא הגודל; המטמון גדול פיזית עבור המעט שהוא יכול לאחסן. המטמון גם עמיד בפני כיווץ צמתים, כך שבעוד הליבות ורכיבים אחרים במעבד יכולים להתכווץ די בקלות מדור אחד לאחר, המטמון מתכווץ הרבה פחות. זה הופך את המטמון לרכיב יקר מאוד של מעבד, וזו אחת הסיבות העיקריות לכך שבדרך כלל למטמון יש כמות כל כך קטנה של אחסון.

איך עובד המטמון?

האימוץ המיינסטרים של מטמון הביא להטמעות ניואנסיות יותר של מטמון ו-RAM עד שאנחנו בסופו של דבר היררכיית הזיכרון, עם מטמון בחלק העליון, זיכרון RAM באמצע ואחסון בחלק העליון תַחתִית. גישה מדורגת זו מאפשרת לנתונים קריטיים עבור ה-CPU להיות קרובים יותר פיזית למעבד, מפחיתה את זמן ההשהיה ועוזרת למחשב שלך להרגיש קליל.

למטמון יש היררכיה משלו, או רמות מטמון, המחולקות למטמון L1, L2 ו-L3. אלה כל מיני מטמון, אבל הם מבצעים פונקציות שונות במקצת.

מטמון L1 הוא הרמה הראשונה של מטמון וגם הקטנה ביותר, בדרך כלל מחולקת להוראה L1 או נתונים L1i ו-L1 או L1d. לכל ליבה בתוך מעבד יש את החלק הבלעדי של מטמון L1, שגודלו בדרך כלל רק כמה קילובייטים. סוג הנתונים המאוחסנים במטמון L1 הוא דברים שה-CPU פשוט השתמש בהם או מצפה להשתמש בהם בקרוב. אם המעבד זקוק לנתונים שאינם נמצאים במטמון L1, הוא עובר לרמה הבאה: L2.

כמו מטמון L1, מטמון L2 הוא לרוב בלעדי לליבה יחידה של מעבד, אך בחלק מהמעבדים, הוא משותף למספר ליבות. זה גם הרבה הרבה יותר גדול; לדוגמה, לכל ליבת P ב-Core i9-12900K יש 80 קילובייט של מטמון L1, כמו גם 1.25 מגה-בייט של מטמון L2, כמעט פי 16. עם זאת, למטמונים גדולים יותר יש זמן חביון גבוה יותר, מה שאומר שלוקח יותר זמן עד שהתקשורת מתרחשת בין ליבת המעבד למטמון. כאשר מעבדים רוצים להשיג דברים תוך עניין של מיקרו-שניות או אפילו ננו-שניות, זמן האחזור מעט יותר גבוה של מטמון L2 כן משנה. אם מעבד לא יכול למצוא את הנתונים המבוקשים בתוך מטמון L2, הוא שואל את הרמה הבאה: L3.

מטמון L3 הוא עניין גדול: הוא משותף בין חלק הליבות או כל הליבות בתוך מעבד, והוא גדול. ל-12900K יש 30MB של מטמון L3, למשל, פי 24 מכמות המטמון L2. זמן ההשהיה של מטמון L3 אפילו יותר גרוע מ-L2, אבל זיכרון מטמון L3 גדול חשוב מאוד כדי למנוע מה-CPU צורך לבקש מה-RAM את הנתונים הדרושים. למעט אחסון, ל-RAM יש את המהירות וההשהיה הגרועים ביותר בהיררכיית הזיכרון, ובכל פעם שה-CPU צריך לגשת ל-RAM עבור הנתונים הנדרשים, הדברים נעצרים. באופן אידיאלי, כל דבר חשוב יישמר לפחות בתוך מטמון L3 כדי למנוע האטה מאסיבית.

למעבדים מסוימים יש אפילו מטמון L4, אבל הוא בדרך כלל מתפקד כ-RAM שנמצא בחבילת ה-CPU. חלק ממעבדי ה-14nm הראשונים של אינטל המבוססים על ארכיטקטורת Broadwell כללו 128MB של DRAM משובץ, וה- מעבדי השרתים הקרובים של Sapphire Rapids של החברה יכולים להגיע עם HBM2, שמשמש כמו רמה נוספת של מטמון.

האם מטמון המעבד משנה למשחקים?

מטמון המעבד עושה הבדל גדול למשחקים. למרות שביצועים עם חוט יחיד, הוראות לשעון (IPC) ומהירות שעון נחשבו באופן מסורתי הכי הרבה גורמים חשובים בביצועי המשחקים, התברר מאוד שהמטמון הוא כנראה הגורם החשוב מכולם ביריבות בֵּין AMD ואינטל.

מטמון כל כך חשוב למשחקים בגלל האופן שבו משחקים מעוצבים כיום. למשחקים מודרניים יש הרבה אקראיות, מה שאומר שהמעבד צריך כל הזמן לבצע הוראות פשוטות. ללא מספיק מטמון, כרטיס המסך שלך נאלץ להמתין על המעבד שלך כשההוראות נערמות ו לגרום לצוואר בקבוק. אתה יכול לראות דוגמה לכמה הבדל זה עושה עם מטמון ה-V 3D של AMD טכנולוגיה ב Far Cry 6 לְהַלָן.

ראינו מגמה של יותר מטמון למשחקים בשנים האחרונות. למעבדי Ryzen 3000 של AMD היה פי שניים יותר מטמון L3 מהדור הקודם והם היו הרבה יותר מהירים למשחקים, כמעט והדביקו את אינטל. כאשר Ryzen 5000 הושק, AMD לא הוסיפה יותר מטמון, אבל היא כן איחדה את שני הבלוקים של מטמון L3 בתוך ה-CPU, מה שהפחית מאוד את ההשהיה והכניס את AMD להוביל בביצועי המשחקים. AMD הכפילה את עצמה עם טכנולוגיית 3D V-Cache שלה על Ryzen 7 5800X3D, שעורם שבב 64MB של מטמון L3 על גבי המעבד עבור סה"כ 96MB, יותר אפילו מספינת הדגל Ryzen 9 5950X.

אינטל שיחקה עם AMD, ולמעבדי ה-Alder Lake מהדור הנוכחי שלה יש עד 30MB של מטמון L3, שהוא פחות משמעותי מרוב מעבדי Ryzen, אבל יש להם גם הרבה יותר L1 ו-L2 מטמון. עם זאת, החיסרון של אינטל בקיבולת L3 לא אומר שמעבדי Ryzen 5000 מהירים הרבה יותר למשחקים. בסקירת Core i9-12900K שלנו, מצאנו שה-12900K נקשר ל-Ryzen 9 5950X לביצועי משחק.

המירוץ אחר המטמון ימשיך כמעט בוודאות עם הקרובים מעבדי Ryzen 7000 ו-Raptor Lake. אושר כי ל-Ryzen 7000 יש פי שניים מהמטמון L2 של Ryzen 5000, וכנראה שנראה יותר מעבדים המשתמשים ב-V-Cache. בינתיים, לאינטל אין גרסה משלה של V-Cache, אבל לפי השמועות יש ל-Raptor Lake הרבה יותר מטמון L3 מאשר Alder Lake, רק במעבד עצמו.

המלצות עורכים

• שבב ה-V-Cache האחרון של AMD מוכיח שהוא זול, מהיר ומושלם למשחקים
• כיצד אנו בודקים רכיבי מחשב וחומרה
• זו הסיבה שאנשים כל כך מוטרדים מהחדשות של Starfield PC של היום
• מבני המחשב הטובים ביותר: תקציב, משחקים, עריכת וידאו ועוד
• ייתכן ש-AMD רק איפשרה מחשבי גיימינג דמויי MacBook, אבל אני עדיין סקפטי