Кэш-память

Современные процессоры работают быстрее, чем память (мало того – различные "блоки" процессоров работают на различной частоте (скорости)), причем со временем разрыв между этими скоростями становится всё больше и больше. Чем медленнее память, тем больше процессору ждать новых данных от нее и ничего не делать. В кэш памяти находятся машинные слова (можно их назвать данными), которые чаще всего используются процессором. Если ему требуется какое-нибудь слово, то он сначала обращается к кэш памяти. Только если его там нет, он обращается к основной памяти. Существует принцип локализации, по которому в кэш вместе с требуемым в данный момент словом загружаются также и соседние с ним слова, т.к. велика вероятность того, что они в ближайшее время тоже понадобятся. В современных десктопных процессорах существует два уровня кэш-памяти (для серверов существует процессоры с третьим уровнем кэша, его также имеет P4 Extreme Edition). Кэш первого уровня (Level 1 = L1) обычно разделён пополам, половина выделена для данных, а другая половина под инструкции. Кэш второго уровня (Level 2 = L2) предназначается только для данных. Пропускная способность оперативной памяти конечно высока, но кэш память работает в несколько раз быстрее. У старых процессоров (Pentium, K6 и др.) микросхемы кэша L2 находились на материнской плате. Скорость работы кэша при этом была довольно низкой (равнялась частоте FSB), но её хватало. У Athlon K7, P2 и первых P3 кэш был помещён на специальную процессорную плату и работал на 1/2 или 1/3 частоты ядра. У последних процессоров, в целях увеличения быстродействия, упрощения и удешевления производства, кэш L2 интегрирован в ядро и работает на его полной частоте. Нормальным на данный момент считается объём кэша L2 512Kb для Pentium 4, и 256Kb для Athlon ХР (хотя процессоры на ядре Barton также имеют 512Kb). В ряде случаев большой кэш весьма полезен (игры, 3D-ренеринг, работа с базами данных). Однако с одной стороны, чем больше кэш, тем лучше, но с другой стороны, при увеличении кэша увеличивается время выборки (поиска и извлечения) данных из него. Хотя увеличение кэша L2, не смотря на это, почти всегда дает (разный по величине) прирост по скорости.