Kaip atminties talpykla pagreitina kompiuterio apdorojimą?

Talpykloje, kuri yra didelės spartos duomenų saugojimo įrenginys, mikroprocesorius saugo dažniausiai naudojamus duomenis. Kaip pietaudami padedate virtuvės reikmenis ant virtuvės stalo, kompiuteris į talpyklą įdeda duomenis, kurių reikia konkrečiai programai. Jei atsiranda naujų programų, kurioms reikia intensyviai naudoti skirtingus duomenis, mikroprocesorius į talpyklos atmintį įkels naujus duomenis, kad galėtų efektyviau atlikti užduotis, kurioms reikalingi šie duomenys.

Kompiuterio atmintis suprojektuota pagal hierarchiją. Kiekvienas hierarchijos modulis yra suskirstytas į kategorijas pagal tai, kiek laiko užtrunka pasiekti duomenis iš konkretaus tipo atminties modulio. Mikroprocesoriui reikia mažiausiai laiko pasiekti duomenis iš talpyklos. Pagrindinė atmintis, dažniausiai sukurta naudojant DRAM atminties lustus, užtrunka ilgiau, kad būtų galima pasiekti duomenis nei talpykloje. „Flash“ atmintis, sukurta naudojant „Flash“ atminties lustus, užtruks dar ilgiau, o duomenys diske, dažnai vadinamoje virtualia atmintimi, užtruks ilgiausiai.

Procesoriaus taktinis dažnis nustato didžiausią greitį, kuriuo procesoriai gali vykdyti komandas. Talpyklos atminties lustai, nes jie skirti pateikti instrukcijas ar duomenis taip greitai, kaip gali juos panaudoti mikroprocesorius, leidžia mikroprocesoriams veikti visu greičiu. Jei instrukcijos ir duomenys yra talpykloje, o ne pagrindinėje atmintyje arba disko įrenginio atmintyje, procesorius gali veikti maksimaliu nurodytu procesoriaus laikrodžio greičiu.

Visuose kompiuteriuose naudojami atminties valdymo algoritmai, kuriuose saugomi duomenys ir instrukcijos taip, kad dažniausiai naudojami duomenys ir instrukcijos būtų pasiekiami greičiausiai. Jei kompiuteryje yra talpyklos atmintis, mikroprocesorius dažniausiai iškviečiamus duomenis ir instrukcijas įdės į didelės spartos talpyklą. Mikroprocesoriaus atminties talpyklos algoritmas duomenis ir instrukcijas pažymi duomenų bitais, kuriuos naudoja nustatydamas, kurie duomenys ir instrukcijos naudojami dažniausiai. Talpyklos algoritmas taip pat perkelia duomenis ir instrukcijas iš talpyklos, kurios nebenaudojamos, kad būtų sumažintas pagrindinės atminties greitis.

Didelės spartos talpyklos atminties dydis yra pagrindinis veiksnys, lemiantis, kiek padidės kompiuterio greitis. Kadangi jie gali saugoti daug daugiau duomenų savo didelės spartos atmintyje, labai didelės talpyklos pagerina kompiuterio apdorojimo greitį daug labiau nei mažesnės talpyklos. Tačiau yra mažėjančios grąžos taškas: tam tikru momentu didesnė talpykla nebegali padidinti apdorojimo greičio, kuris kompensuotų didelę didesnės talpyklos atminties kainą.