แคช CPU คืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร

ด้วยผลิตภัณฑ์อย่าง Ryzen 7 5800X3D ที่ได้รับมงกุฎในฐานะ CPU ที่ดีที่สุดสำหรับการเล่นเกมคุณอาจสงสัยว่าแคชของ CPU คืออะไร และเหตุใดจึงเป็นเรื่องใหญ่ในตอนแรก เรารู้อยู่แล้วว่าซีพียู Ryzen 7000 ที่กำลังจะมาถึงของ AMD และโปรเซสเซอร์ Raptor Lake เจนเนอเรชั่นที่ 13 ของ Intel จะเน้นที่แคชมากขึ้น ส่งสัญญาณว่านี่จะเป็นข้อมูลจำเพาะที่สำคัญในอนาคต

แต่คุณควรสนใจเกี่ยวกับแคชของ CPU หรือไม่ เราจะมาแจกแจงว่าแคชของ CPU คืออะไร เหตุใดจึงสำคัญ และจะสร้างความแตกต่างอย่างมากได้อย่างไรหากคุณกำลังเล่นเกม

แคช CPU คืออะไร

แคชคือจำนวนหน่วยความจำที่อยู่ภายใน ซีพียูนั่นเองรวมอยู่ในแต่ละคอร์หรือใช้ร่วมกันระหว่างคอร์บางส่วนหรือทั้งหมด เป็นหน่วยความจำเฉพาะเพียงเล็กน้อยที่อยู่บนโปรเซสเซอร์โดยตรง เพื่อให้ CPU ของคุณไม่จำเป็นต้องดึงข้อมูลจาก RAM ระบบของคุณทุกครั้งที่คุณต้องการทำบางสิ่งบนพีซีของคุณ โปรเซสเซอร์ทุกตัวมีแคชจำนวนเล็กน้อย โดยซีพียูขนาดเล็กอาจได้รับเพียงไม่กี่กิโลไบต์ ในขณะที่ซีพียูขนาดใหญ่อาจมีแคชมูลค่าหลายเมกะไบต์

แต่คุณอาจสงสัยว่าเหตุใดจึงจำเป็นต้องมีแคช เมื่อเรามีแรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ RAM แท่งเดียวสามารถมีหน่วยความจำได้หลายกิกะไบต์ มันคือทั้งหมดที่เกี่ยวกับประสิทธิภาพ ในปี 1990 การปรับปรุงประสิทธิภาพระหว่าง CPU และ RAM เริ่มชัดเจน ท้ายที่สุดแล้ว ผู้ออกแบบ CPU มุ่งเน้นไปที่การเพิ่มความเร็ว ในขณะที่ผู้ออกแบบ RAM ต้องการเพิ่มความจุและละเลยความเร็ว สำหรับนักออกแบบ CPU นี่เป็นปัญหาเนื่องจากความเร็วของ RAM เป็นปัจจัยสำคัญต่อประสิทธิภาพของ CPU สำหรับแอปพลิเคชันจำนวนมาก และยิ่งช่องว่างของ CPU-RAM ใหญ่ขึ้นเท่าใด การปรับปรุงก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น ผลงาน.

แคชคือทางออก แม้ว่าแคชจะมีความจุน้อยเมื่อเทียบกับ RAM แต่ส่วนใหญ่แล้วความเร็วสูงก็ชดเชยได้ แคชไม่สมบูรณ์แบบอย่างไรก็ตาม จุดอ่อนหลักของมันคือขนาด แคชมีขนาดใหญ่จริงสำหรับการจัดเก็บเพียงเล็กน้อย แคชยังทนทานต่อการลดขนาดโหนด ดังนั้นในขณะที่คอร์และส่วนประกอบอื่นๆ ใน CPU สามารถลดขนาดจากรุ่นหนึ่งไปยังอีกรุ่นหนึ่งได้ค่อนข้างง่าย แต่แคชจะหดตัวน้อยกว่ามาก สิ่งนี้ทำให้แคชเป็นส่วนประกอบที่มีราคาแพงมากของ CPU ซึ่งเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักว่าทำไมแคชจึงมีพื้นที่เก็บข้อมูลเพียงเล็กน้อย

แคชทำงานอย่างไร?

การใช้แคชในกระแสหลักส่งผลให้มีการใช้งานแคชและ RAM ที่เหมาะสมยิ่งขึ้นจนกระทั่งเรา จบลงด้วยลำดับชั้นของหน่วยความจำ โดยมีแคชอยู่ด้านบน RAM อยู่ตรงกลาง และที่เก็บข้อมูลอยู่ที่ ด้านล่าง. วิธีการแบบแบ่งระดับนี้ช่วยให้ข้อมูลที่สำคัญสำหรับ CPU อยู่ใกล้โปรเซสเซอร์มากขึ้น ลดเวลาแฝงและช่วยให้พีซีของคุณรู้สึกกระฉับกระเฉง

แคชมีลำดับชั้นหรือระดับแคชของตัวเอง ซึ่งแบ่งออกเป็นแคช L1, L2 และ L3 เหล่านี้คือแคชทุกประเภท แต่ทำหน้าที่แตกต่างกันเล็กน้อย

แคช L1 เป็นแคชระดับแรกและมีขนาดเล็กที่สุดด้วย โดยปกติจะแบ่งเป็นคำสั่ง L1 หรือ L1i และข้อมูล L1 หรือ L1d แต่ละคอร์ภายใน CPU มีแคช L1 เฉพาะซึ่งโดยปกติจะมีขนาดใหญ่เพียงไม่กี่กิโลไบต์ ประเภทของข้อมูลที่จัดเก็บไว้ในแคช L1 เป็นสิ่งที่ CPU เพิ่งใช้หรือคาดว่าจะใช้ในไม่ช้า หาก CPU ต้องการข้อมูลที่ไม่อยู่ในแคช L1 ก็จะไปที่ระดับถัดไป: L2

เช่นเดียวกับแคช L1 แคช L2 มักจะเป็นเอกสิทธิ์ของ CPU คอร์เดียว แต่ในบาง CPU จะใช้ร่วมกันระหว่างหลายคอร์ นอกจากนี้ยังมีขนาดใหญ่กว่ามาก ตัวอย่างเช่น P-core แต่ละแกนใน Core i9-12900K มีแคช L1 80 กิโลไบต์ เช่นเดียวกับแคช L2 1.25 เมกะไบต์ ซึ่งมากกว่าเกือบ 16 เท่า อย่างไรก็ตาม แคชที่ใหญ่กว่านั้นมีเวลาแฝงที่สูงกว่า ซึ่งหมายความว่าต้องใช้เวลามากขึ้นในการสื่อสารระหว่างคอร์ CPU และแคช เมื่อ CPU ต้องการทำสิ่งต่างๆ ให้สำเร็จภายในเวลาไม่กี่ไมโครวินาทีหรือแม้แต่นาโนวินาที เวลาแฝงที่สูงขึ้นเล็กน้อยของแคช L2 จะมีความสำคัญ หาก CPU ไม่พบข้อมูลที่ร้องขอภายในแคช L2 ก็จะถามระดับถัดไป: L3

แคช L3 เป็นเรื่องใหญ่: มีการแชร์ระหว่างคอร์บางส่วนหรือทั้งหมดภายใน CPU และมันก็ใหญ่มาก 12900K มีแคช L3 ขนาด 30MB เช่น เป็น 24 เท่าของแคช L2 เวลาแฝงของแคช L3 นั้นแย่กว่า L2 แต่การมีแคช L3 ขนาดใหญ่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการป้องกันไม่ให้ CPU จำเป็นต้องถาม RAM สำหรับข้อมูลที่จำเป็น ยกเว้นพื้นที่เก็บข้อมูล RAM มีความเร็วและเวลาแฝงที่แย่ที่สุดในลำดับชั้นของหน่วยความจำ และเมื่อใดก็ตามที่ CPU ต้องการเข้าถึง RAM เพื่อหาข้อมูลที่จำเป็น สิ่งต่างๆ ก็จะหยุดลง ตามหลักการแล้ว สิ่งใดก็ตามที่สำคัญจะถูกจัดเก็บไว้ในแคช L3 เป็นอย่างน้อย เพื่อป้องกันการชะลอตัวอย่างมาก

CPU บางตัวมีแคช L4 แต่โดยปกติแล้วจะทำหน้าที่เป็น RAM ซึ่งอยู่ในแพ็คเกจ CPU ซีพียู 14 นาโนเมตรตัวแรกของ Intel บางรุ่นที่ใช้สถาปัตยกรรม Broadwell รวมถึง DRAM แบบฝังขนาด 128MB และ ซีพียูเซิร์ฟเวอร์ Sapphire Rapids ที่กำลังจะมาถึงของบริษัทสามารถมาพร้อมกับ HBM2 ซึ่งเป็นประเภทที่ใช้เหมือนระดับพิเศษของ แคช

แคช CPU มีความสำคัญต่อการเล่นเกมหรือไม่?

แคชของ CPU สร้างความแตกต่างอย่างมาก สำหรับการเล่นเกม แม้ว่าประสิทธิภาพการทำงานแบบเธรดเดียว คำสั่งต่อสัญญาณนาฬิกา (IPC) และความเร็วสัญญาณนาฬิกามักจะได้รับการกล่าวถึงมากที่สุด ปัจจัยสำคัญในประสิทธิภาพการเล่นเกม เห็นได้ชัดว่าแคชอาจเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการแข่งขันทั้งหมด ระหว่าง เอเอ็มดีและอินเทล.

แคชมีความสำคัญมากสำหรับการเล่นเกมเนื่องจากการออกแบบเกมในปัจจุบัน เกมสมัยใหม่มีการสุ่มมากมาย ซึ่งหมายความว่า CPU จำเป็นต้องดำเนินการคำสั่งง่ายๆ อย่างต่อเนื่อง หากไม่มีแคชเพียงพอ กราฟิกการ์ดของคุณจะถูกบังคับให้รอ CPU ของคุณเนื่องจากคำสั่งต่างๆ เพิ่มขึ้นและ ทำให้เกิดคอขวด. คุณสามารถดูตัวอย่างความแตกต่างที่เกิดขึ้นกับ 3D V-Cache ของ AMD เทคโนโลยีใน ฟาร์คราย 6 ด้านล่าง.

เราได้เห็นแนวโน้มที่จะมีแคชมากขึ้นสำหรับการเล่นเกมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ซีพียู Ryzen 3000 ของ AMD มีแคช L3 มากกว่ารุ่นก่อนหน้าถึงสองเท่า และเร็วกว่ามากสำหรับการเล่นเกม เกือบจะไล่ทัน Intel เมื่อ Ryzen 5000 เปิดตัว AMD ไม่ได้เพิ่มแคชเพิ่มเติม แต่ได้รวมสองบล็อกของแคช L3 ภายใน CPU ซึ่งลดเวลาแฝงลงอย่างมากและทำให้ AMD เป็นผู้นำในด้านประสิทธิภาพการเล่นเกม AMD เพิ่มขึ้นสองเท่าด้วยเทคโนโลยี 3D V-Cache บน Ryzen 7 5800X3Dซึ่งซ้อนชิป L3 ขนาด 64MB ไว้ด้านบนของ CPU รวมเป็น 96MB ซึ่งมากกว่า Ryzen 9 5950X รุ่นเรือธงด้วยซ้ำ

Intel เล่นกับ AMD และซีพียู Alder Lake รุ่นปัจจุบันมีมากถึง 30MB แคช L3 ซึ่งน้อยกว่าซีพียู Ryzen ส่วนใหญ่อย่างมาก แต่ก็มี L1 และ L2 มากกว่า แคช อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของ Intel ในด้านความจุ L3 ไม่ได้หมายความว่าซีพียู Ryzen 5000 จะเร็วกว่ามากสำหรับการเล่นเกม ในการตรวจสอบ Core i9-12900K ของเราเราพบว่า 12900K เสมอกับ Ryzen 9 5950X สำหรับประสิทธิภาพการเล่นเกม

การแข่งขันเพื่อแคชเกือบจะดำเนินต่อไปอย่างแน่นอน ซีพียู Ryzen 7000 และ Raptor Lake. Ryzen 7000 ได้รับการยืนยันว่ามีแคช L2 เป็นสองเท่าของ Ryzen 5000 และเราอาจจะได้เห็น CPU ที่ใช้ V-Cache มากขึ้น ในขณะเดียวกัน Intel ไม่มี V-Cache เวอร์ชันของตัวเอง แต่มีข่าวลือว่า Raptor Lake มีแคช L3 มากกว่า Alder Lake มาก เฉพาะใน CPU เท่านั้น

คำแนะนำของบรรณาธิการ

• ชิป V-Cache ล่าสุดของ AMD ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีราคาถูก รวดเร็ว และสมบูรณ์แบบสำหรับการเล่นเกม
• วิธีที่เราทดสอบส่วนประกอบและฮาร์ดแวร์ของพีซี
• นี่คือสาเหตุที่ผู้คนอารมณ์เสียมากเกี่ยวกับข่าว Starfield PC ในวันนี้
• การสร้างพีซีที่ดีที่สุด: ราคาประหยัด การเล่นเกม การตัดต่อวิดีโอ และอื่นๆ
• AMD อาจเพิ่งเปิดใช้งานแล็ปท็อปสำหรับเล่นเกมที่เหมือน MacBook แต่ฉันก็ยังสงสัยอยู่