· Pentium Pro , Pentium II/III/4Celeron è Athlon/Duron . Ïðîöåññîðû êëàññà P6, à òàêæå äðóãèå ïðîöåññîðû øåñòîãî ïîêîëåíèÿ, ñîçäàííûå êîìïàíèÿìè AMD è Cyrix, ïîçâîëÿþò âûïîëíèòü, êàê ìèíèìóì, òðè êîìàíäû çà êàæäûé òàêò.
Ðàçëè÷íîå êîëè÷åñòâî òàêòîâ, íåîáõîäèìûõ äëÿ âûïîëíåíèÿ êîìàíä, çàòðóäíÿåò ñðàâíåíèå ïðîèçâîäèòåëüíîñòè êîìïüþòåðîâ, îñíîâàííîå òîëüêî íà èõ òàêòîâîé ÷àñòîòå.
Ñðàâíèâàÿ îòíîñèòåëüíóþ ýôôåêòèâíîñòü ïðîöåññîðîâ, ìîæíî óâèäåòü, ÷òî ïðîèçâîäèòåëüíîñòü ïðîöåññîðà Pentium III, ðàáîòàþùåãî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 1 000 ÌÃö, òåîðåòè÷åñêè ðàâíà ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññîðà Pentium, ðàáîòàþùåãî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 1 500 ÌÃö, êîòîðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, òåîðåòè÷åñêè ðàâíà ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññîðà 486, ðàáîòàþùåãî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 3 000 ÌÃö, à îíà, â ñâîþ î÷åðåäü, òåîðåòè÷åñêè ðàâíà ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññîðîâ 386 èëè 286, ðàáîòàþùèõ íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 6 000 ÌÃö, èëè æå 8088-ãî, ðàáîòàþùåãî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 12 000 ÌÃö. Åñëè ó÷åñòü, ÷òî ïåðâîíà÷àëüíûé PC ñ ïðîöåññîðîì 8088 ðàáîòàë íà òàêòîâîé ÷àñòîòå, ðàâíîé âñåãî ëèøü 4,77 ÌÃö, òî ñåãîäíÿøíèå êîìïüþòåðû ðàáîòàþò áîëåå ÷åì â 1,5 òûñ. ðàç áûñòðåå. Ïîýòîìó íåëüçÿ ñðàâíèâàòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü êîìïüþòåðîâ, îñíîâûâàÿñü òîëüêî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå; íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü âî âíèìàíèå òî, ÷òî íà ýôôåêòèâíîñòü ñèñòåìû âëèÿþò è äðóãèå ôàêòîðû.
Êýø-ïàìÿòü
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî, íåñìîòðÿ íà ïîâûøåíèå ñêîðîñòè ÿäðà ïðîöåññîðà, áûñòðîäåéñòâèå ïàìÿòè îñòàåòñÿ íà ïðåæíåì óðîâíå. Ïðè ýòîì âîçíèêàåò âîïðîñ: êàê äîáèòüñÿ ïîâûøåíèÿ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðîöåññîðà, åñëè ïàìÿòü, èñïîëüçóåìàÿ äëÿ ïåðåäà÷è äàííûõ, ðàáîòàåò äîâîëüíî ìåäëåííî? Îòâåò ïðîñò: "êýø". Ïîïðîñòó ãîâîðÿ, êýø-ïàìÿòü ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé áûñòðîäåéñòâóþùèé áóôåð ïàìÿòè, èñïîëüçóåìûé äëÿ âðåìåííîãî õðàíåíèÿ äàííûõ, êîòîðûå ìîãóò ïîòðåáîâàòüñÿ ïðîöåññîðó. Ýòî ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü íåîáõîäèìûå äàííûå áûñòðåå, ÷åì ïðè èçâëå÷åíèè èç îïåðàòèâíîé ïàìÿòè. Îäíèì èç äîïîëíèòåëüíûõ ñâîéñòâ, îòëè÷àþùèõ êýø-ïàìÿòü îò îáû÷íîãî áóôåðà, ÿâëÿþòñÿ âñòðîåííûå ëîãè÷åñêèå ôóíêöèè. Êýø-ïàìÿòü ìîæíî ïî ïðàâó íàçâàòü ðàçóìíûì áóôåðîì.
Áóôåð ñîäåðæèò ñëó÷àéíûå äàííûå, êîòîðûå îáû÷íî îáðàáàòûâàþòñÿ ïî ïðèíöèïó "ïåðâûì ïîëó÷åí, ïåðâûì âûäàí" èëè "ïåðâûì ïîëó÷åí, ïîñëåäíèì âûäàí". Êýø-ïàìÿòü, â ñâîþ î÷åðåäü, ñîäåðæèò äàííûå, êîòîðûå ìîãóò ïîòðåáîâàòüñÿ ïðîöåññîðó ñ îïðåäåëåííîé ñòåïåíüþ âåðîÿòíîñòè. Ýòî ïîçâîëÿåò ïðîöåññîðó ðàáîòàòü ïðàêòè÷åñêè ñ ïîëíîé ñêîðîñòüþ áåç íåîáõîäèìîñòè îæèäàíèÿ äàííûõ, èçâëåêàåìûõ èç áîëåå ìåäëåííîé îïåðàòèâíîé ïàìÿòè. Êýø-ïàìÿòü ðåàëèçîâàíà â âèäå ìèêðîñõåì ñòàòè÷åñêîé îïåðàòèâíîé ïàìÿòè (SRAM), óñòàíîâëåííûõ íà ñèñòåìíîé ïëàòå èëè âñòðîåííûõ â ïðîöåññîð
 ñîâðåìåííûõ ÏÊ èñïîëüçóþòñÿ äâà óðîâíÿ êýø-ïàìÿòè, ïîëó÷èâøèå íàçâàíèå êýø-ïàìÿòè ïåðâîãî (L1) è âòîðîãî (L2) óðîâíåé (в некоторых серверных процессорах, например Itanium, применяется кэш-память третьего уровня (L3)).
Êýø-ïàìÿòü ïåðâîãî óðîâíÿ
Âî âñåõ ïðîöåññîðàõ, íà÷èíàÿ ñ 486-ãî, èìååòñÿ âñòðîåííûé (ïåðâîãî óðîâíÿ) êýø-êîíòðîëëåð ñ êýø-ïàìÿòüþ îáúåìîì 8 Êáàéò â ïðîöåññîðàõ 486DX, à òàêæå 32, 64 Êáàéò è áîëåå â ñîâðåìåííûõ ìîäåëÿõ. Êýø - ýòî áûñòðîäåéñòâóþùàÿ ïàìÿòü, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ âðåìåííîãî õðàíåíèÿ ïðîãðàììíîãî êîäà è äàííûõ. Îáðàùåíèÿ ê âñòðîåííîé êýø-ïàìÿòè ïðîèñõîäÿò áåç ñîñòîÿíèé îæèäàíèÿ, ïîñêîëüêó åå áûñòðîäåéñòâèå ñîîòâåòñòâóåò âîçìîæíîñòÿì ïðîöåññîðà, ò.å. êýø-ïàìÿòü ïåðâîãî óðîâíÿ (èëè âñòðîåííûé êýø) ðàáîòàåò íà ÷àñòîòå ïðîöåññîðà.
Èñïîëüçîâàíèå êýø-ïàìÿòè ñãëàæèâàåò òðàäèöèîííûé íåäîñòàòîê êîìïüþòåðà, ñîñòîÿùèé â òîì, ÷òî îïåðàòèâíàÿ ïàìÿòü ðàáîòàåò áîëåå ìåäëåííî, ÷åì öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð (òàê íàçûâàåìûé ýôôåêò "áóòûëî÷íîãî ãîðëûøêà"). Áëàãîäàðÿ êýø-ïàìÿòè ïðîöåññîðó íå ïðèõîäèòñÿ æäàòü, ïîêà î÷åðåäíàÿ ïîðöèÿ ïðîãðàììíîãî êîäà èëè äàííûõ ïîñòóïèò èç îòíîñèòåëüíî ìåäëåííîé îñíîâíîé ïàìÿòè, ÷òî ïðèâîäèò ê îùóòèìîìó ïîâûøåíèþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè.
 ñîâðåìåííûõ ïðîöåññîðàõ âñòðîåííûé êýø èãðàåò åùå áîëåå âàæíóþ ðîëü, ïîòîìó ÷òî îí ÷àñòî ÿâëÿåòñÿ åäèíñòâåííûì òèïîì ïàìÿòè âî âñåé ñèñòåìå, êîòîðûé ìîæåò ðàáîòàòü ñèíõðîííî ñ ïðîöåññîðîì.  áîëüøèíñòâå ñîâðåìåííûõ ïðîöåññîðîâ èñïîëüçóåòñÿ ìíîæèòåëü òàêòîâîé ÷àñòîòû, ñëåäîâàòåëüíî, îíè ðàáîòàþò íà ÷àñòîòå, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâûøàþùåé òàêòîâóþ ÷àñòîòó ñèñòåìíîé ïëàòû, ê êîòîðîé îíè ïîäêëþ÷åíû. Íàïðèìåð, òàêòîâàÿ ÷àñòîòà (1,4 ÃÃö), íà êîòîðîé ðàáîòàåò ïðîöåññîð Pentium III, â 10,5 ðàç ïðåâûøàåò òàêòîâóþ ÷àñòîòó ñèñòåìíîé ïëàòû, ðàâíóþ 133 ÌÃö. Ïîñêîëüêó îïåðàòèâíàÿ ïàìÿòü ïîäêëþ÷åíà ê ñèñòåìíîé ïëàòå, îíà òàêæå ìîæåò ðàáîòàòü òîëüêî íà òàêòîâîé ÷àñòîòå, íå ïðåâûøàþùåé 133 ÌÃö.  òàêîé ñèñòåìå èç âñåõ âèäîâ ïàìÿòè òîëüêî âñòðîåííûé êýø ìîæåò ðàáîòàòü íà òàêòîâîé ÷àñòîòå 1,4 ÃÃö. Ðàññìîòðåííûé â ýòîì ïðèìåðå ïðîöåññîð Pentium III íà 1,4 ÃÃö èìååò âñòðîåííûé êýø ïåðâîãî óðîâíÿ îáùèì îáúåìîì 32 Êáàéò (â äâóõ îòäåëüíûõ áëîêàõ ïî 16 Êáàéò) è êýø âòîðîãî óðîâíÿ îáúåìîì 512 Êáàéò, ðàáîòàþùèé íà ïîëíîé ÷àñòîòå ÿäðà ïðîöåññîðà.
Åñëè äàííûå, íåîáõîäèìûå ïðîöåññîðó, íàõîäÿòñÿ óæå âî âíóòðåííåé êýø-ïàìÿòè, òî çàäåðæåê íå âîçíèêàåò.  ïðîòèâíîì ñëó÷àå öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð äîëæåí ïîëó÷àòü äàííûå èç êýø-ïàìÿòè âòîðîãî óðîâíÿ èëè (â ìåíåå ñëîæíûõ ñèñòåìàõ) èç ñèñòåìíîé øèíû, ò.å. íåïîñðåäñòâåííî èç îñíîâíîé ïàìÿòè.
