سافت گذر دانشنامه نرم افزار - دانلود رایگان نرم افزار

همه دسته بندی ها

منو
جستجو
اطلاعیه های مهم سایت اطلاعیه های مهم سایت
💐 میلاد زینت پدر حضرت زینب سلام الله علیها مبارک باد 💐
 
 
  1. جهت رفع مشکل باز شدن سایت به دلیل بلاک توسط  نود 32 این ویدیو یا این ویدیو(ورژن 9 به بالا) یا راهنمای تصویری را مشاهده کنید
  2. اکانت های بروزرسانی نود32 با قیمت های مناسب به صورت یک ، سه ، شش و دوازده ماهه از اینجا قابل خرید می باشد.

نرم افزار های پرکاربرد

ثبت نام | ورود

اخبار سخت افزار

حافظه‌ی کش L2, L1 و L3 چیست و چه تاثیری در پردازنده دارد؟

طراحی کش و سیستم کشینگ یکی از مهم‌ترین اتفاقات در تاریخ کامپیوتر به شمار می‌رود. تمام پردازنده‌های امروزی از آن‌هایی که در موبایل‌ها استفاده می‌شوند تا پردازنده‌های قدرتمند سرورها همگی حافظه‌ی کش دارند. اما کش چیست و چرا وجود آن در پردازنده اهمیت دارد؟

حافظه‌ی کش L1, L2 و L3 چیست و چه تاثیری در عملکرد پردازنده دارد؟

به گزارش سافت گذر به نقل اززومیت؛تقریبا تمام پردازنده‌ها از پردازنده‌های کم‌مصرف و کم‌توانی مانند Cortex-A5 آرم تا پردازنده‌های قدرتمندی همچون Core i7 اینتل همگی از حافظه‌ی پرسرعتی به نام کش (Cache) بهره می‌برند. حتی میکروکنترلرهای رده بالا نیز عموما کَشِ کوچکی دارند. با وجود اینکه در طراحی آن‌ها مصرف انرژی اهمیت زیادی دارد و کش نیز انرژی مصرف می‌کند، اما مزیت‌های حافظه‌ی کش آنقدر مهم هستند که استفاده از کش را توجیه می‌کند.

کشینگ و استفاده از کش اختراع شد تا یک مشکل جدی را حل کند. در دهه‌های اولیه‌ی ظهور کامپیوتر، حافظه‌ی اصلی به شدت کند و بسیار گران بود و از طرفی پردازنده‌ها نیز چندان سریع نبودند. در دهه‌ی ۱۹۸۰ اختلاف سرعت بین حافظه و پردازنده افزایش یافت و سرعت کلاکِ میکروپروسسورها مدام در حال افزایش بود. در این شرایط همچنان حافظه‌ها کند بودند و در واقع نمی‌توانستند پا به پای پردازنده‌ها دسترسی به اطلاعات را فراهم کنند. اینجا بود که لزوم ساخت حافظه‌های سریع‌تر حس شد. در نمودار زیر می‌توانید رشد سرعت حافظه‌های DRAM و CPUها را طی سال‌های ۱۹۸۰ تا ۲۰۰۰ مشاهده کنید:

CPU / RAM Speed در سال ۱۹۸۰ کش در میکروپروسسورها وجود نداشت. در سال ۱۹۹۵ استفاده از سطح دوم کش رواج یافت.

کش چطور کار می‌کند؟

کشِ CPU، حافظه‌ی کوچکی است که اطلاعات مورد نیاز پردازنده در آن ذخیره می‌شود تا پردازنده‌ در نیازِ بعدی خود به این اطلاعات، به سرعت به آن‌ها دسترسی داشته باشد. اینکه چه اطلاعاتی باید در حافظه ذخیره شود، به الگوریتم‌های پیچیده و فرضیات مشخصی از کدهای نرم‌افزار مربوط است. هدف اصلی در استفاده از کش آن است که مطمئن شویم بیت بعدی از اطلاعات که CPU به آن‌ها نیاز دارد، در کش ذخیره شده باشند تا با حداکثر سرعت و حداقل تاخیر در اختیار پردازنده قرار گیرند. به این فرایند Cache Hit نیز گفته می‌شود یعنی بیت بعدی که پردازنده به آن‌ها نیاز دارد، در کش آماده باشد. 

از سوی دیگر، موضوعی با عنوان Cache Miss وجود دارد و به معنی آن است که اطلاعاتی که پردازنده به آن‌ها نیاز دارد در کش وجود ندارد و برای یافتن آن‌ها باید به حافظه‌های دیگر مراجعه کند. این همان جایی است که L2 Cache یا سطح دوم حافظه‌ی کش وارد بازی می‌شود. هرچند حافظه‌‌ی L2 به اندازه‌ی L1 سریع نیست، اما ظرفیت آن بیشتر است. برخی از پردازنده‌ها از طراحی پوششی بهره می‌برند و این بدین معنی است که اطلاعاتی که در L1 ذخیره می‌شود همزمان در L2 نیز کپی می‌شود. اما طراحی دیگری نیز وجود دارد که در آن هیچ وقت اطلاعات موجود در L1 و L2 یکسان نخواهند بود. اگر پردازنده اطلاعات مورد نیاز خود را در L2 پیدا نکند آن‌وقت به سطح سوم کش یا L3 مراجعه می‌کند به همین ترتیب در صورت پیدا نشدن اطلاعات در L3 پردازنده به L4 سر می‌زند و اگر اطلاعات مورد نیاز پردازنده در این سطح از حافظه نبود آن‌وقت ناگزیر به مراجعه به رم (DRAM) می‌شود. توجه داشته باشید که تمام پردازنده‌های از هر چهار سطح حافظه‌ی کش پشتیبانی نمی‌کنند و برخی از پردازنده‌های قدیمی تنها سه یا دو سطح از حافظه‌‌ی کش را در اختیار دارند. 

سطح دوم از حافظه‌ی کش، ارزان‌ترو بزرگ‌تر از L1 است و علاوه بر آن مصرف انرژی کمتری نیز دارد. اما با این حال بسیاری از پردازنده‌های مدرن امروزی ۹۵ درصد از درخواست‌های خود را از همان L1 پاسخ می‌گیرند و کمتر نیاز به مراجعه به حافظه‌ی سطح دوم پیدا می‌کنند. 

چرا ظرفیت حافظه‌ی کش CPU مدام در حال افزایش است؟

دلیل اینکه مدام ظرفیت حافظه‌ی کش افزایش می‌یابد آن است که با افزایش حافظه‌ی کش، شانس دسترسی به اطلاعات در این حافظه بیشتر شده و نیاز به رم کمتر می‌شود و این موضوع به معنی افزایش بازده سیستم خواهد بود. 

Cache CPU

در نمودار بالا که از بررسی انندتک تهیه شده است می‌توانید تاثیر اضافه شدن حافظه‌ی ۱۲۸ مگابایتی L4 Cache را در کاهش تاخیر در هر کلاک مشاهده کنید. خط قرمز مربوط به پردازنده‌ای است که حافظه‌ی L4 دارد. دقت داشته باشید که برای فایل‌های سنگین، سرعت آن تقریبا دو برابر دیگر پردازنده‌های اینتل است. 

طراحی کش چه تاثیری بر روی بازده دارد؟

تاثیر اضافه شدن کش به CPU ارتباط مستقیم به نرخ مراجعات موفق پردازنده به کش دارد. هر چه دفعات مراجعه‌ی CPU کمتر با شکست روبرو شود، بازده پردازنده افزایش می‌یابد. در ادامه چند مثال برای این موضوع ارائه می‌کنیم تا دید بهتری نسبت به آن داشته باشید.

تصویر کنید که یک CPU مجبور باشد اطلاعات مشخصی را ۱۰۰ بار پشت سر هم از L1 بخواند. حافظه‌ی L1 تاخیر یک نانوثانیه دارد و هر ۱۰۰ بار نیز حافظه با موفقیت اطلاعات را می‌خواند. به این ترتیب پردازنده ۱۰۰ نانوثانیه برای انجام این عملیات زمان صرف می‌کند. 

حال تصور کنید که همان CPU با نرخ ۹۹ درصد اطلاعات را از L1 بخواند و صدمین مراجعه‌ی آن به L1 بدون پاسخ بماند و مجبور باشد به L2 مراجعه کنید. تاخیر L2 ده سیکل یا ۱۰ نانوثانیه است به این ترتیب پردازنده ۹۹ نانوثانیه برای کسب اطلاعات از L1 و ۱۰ نانوثانیه برای کسب اطلاعات از L2 صرف می‌کند. این بدین معنی است که اگر یک درصد از مراجعات پردازنده به حافظه‌ی L1 بدون پاسخ بماند ۱۰ درصد سرعت پردازنده کاهش می‌یابد. 

در دنیای واقعی حافظه‌ی L1 بین ۹۵ تا ۹۷ درصد مراجعات پردازنده را پاسخ می‌دهد، اما همان دو درصد اختلاف می‌تواند تاثیر محسوسی در سرعت پردازش امور داشته باشد. تازه این برای زمانی است که مطمئن باشیم اطلاعاتی که در L1 یافت نشده است حتما در L2 وجود دارد. اما در دنیای واقعی بعضی اوقات اطلاعات مورد نیاز پردازنده حتی در L3 و L4 نیز وجود ندارد و پردازنده مجبور به مراجعه به رم است. اگر پردازنده مجبور به کسب اطلاعات از رم باشد آنوقت سیکل پاسخ‌دهی به ۸۰ تا ۱۲۰ نانوثانیه افزایش می‌یابد. 

وقتی پردازنده‌های سری بولدوزر ای‌ام‌دی را با رقبای اینتلی آن مقایسه کنیم، مبحث طراحی کش و تاثیر آن بر روی بازده‌، به یک عامل بسیار مهم تبدیل می‌شود؛ عاملی که معادلات بازی را بر هم می‌زند. بسیاری از کارشناسان، یکی از دلایل مهم عقب ماندن AMD از Intel در قدرت و بازده‌ی پردازنده‌ها را در طراحی کش می‌دانند. پردازنده‌های سری بولدوزر ای‌ام‌دی از مشکل Cache Contention رنج می‌برند. این مشکل زمانی رخ می‌دهد که دو رشته یا Thread متفاوت اطلاعات را بر روی یک سکتور از کش ذخیره کنند. این مشکل تاثیر بسیار منفی بر روی بازده هر دو Thread دارد. تصور کنید که یک هسته برای کسب اطلاعات مورد نظر خود به کش مراجعه می‌کند، اما هسته‌ای دیگر اطلاعات مورد نظر خود را بر روی همان بخش از حافظه کپی کرده است. در این صورت هسته مجبور است یک بار تمام سطوح کش را چک کرده و سپس به رم مراجعه کرده و مجددا اطلاعات مورد نظر خود را در سطح اول کش بنویسد. این مشکل حتی در پردازنده‌های مجهز به معماری Streamroller ای‌ام‌دی نیز وجود دارد و حتی تلاش این شرکت برای اختصاص ۹۶ کیلوبایت به L1 Code Cache هم موثر نبوده است. از طرفی حتی استفاده از فناوری HSA یا معماری ناهمگن نیز در این باره چندان موثر نبوده است.

به هر حال، کش مبحث فوق‌العاده پیچیده‌ای است که در سرعت پردازش دستورات نقش مهمی را ایفا می‌کند و به نظر می‌رسد مدیریت بهتر آن در پردازنده‌های اینتل یکی از مهم‌ترین دلایل برتری محصولات این شرکت در رقابت با پردازنده‌های AMD است.

نظرتان را ثبت کنید کد خبر: 32700 گروه خبری: اخبار سخت افزار منبع خبر: زومیت تاریخ خبر: 1395/04/07 تعداد مشاهده: 3110
اخبار مرتبط با این خبر
نظر های کاربران
سرور آپدیت نود 32
پیشنهاد سافت گذر
irimo Weather 1.0 for Android +2.2

irimo Weather 1.0 for Android +2.2

ابزار رسمی سازمان هواشناسی جمهوری اسلامی ایران

Windows Server 2025 LTSC 24H2 Build 26100.3775 RTM VL April 2025

Windows Server 2025 LTSC 24H2 Build 26100.3775 RTM VL April 2025

ویندوز سرور 2025

دورهٔ آموزش ویدئویی مهارت‌ها و تعمیرات مربوط به «برق خودرو» - به زبان فارسی

دورهٔ آموزش ویدئویی مهارت‌ها و تعمیرات مربوط به «برق خودرو» - به زبان فارسی

فیلم آموزش تعمیرات خودرو

Burning Cars

Burning Cars

ماشین جنگی

vCardOrganizer 4.1.32.0

vCardOrganizer 4.1.32.0

بهترین برنامه برای نمایش فایل‌های حاوی اطلاعات مخاطبین VCF

Baldur's Gate - Enhanced Edition

Baldur's Gate - Enhanced Edition

دروازه ی بالدر - نسخه ی ارتقا یافته

Pinball FX2 v2014.03.05

Pinball FX2 v2014.03.05

پین‌بال اِف‌ایکس 2 - نسخه‌ی 2014.03.05

بیوگرافی نویسی در ادبیات جهان معاصر

بیوگرافی نویسی در ادبیات جهان معاصر

بیوگرافی نویس های بزرگ جهان

PureBasic 6.04 LTS

PureBasic 6.04 LTS

برنامه نویسی بیسیک

Northgard Krowns and Daggers + Update v2.6.15.24192

Northgard Krowns and Daggers + Update v2.6.15.24192

نورتگارد

Metal Planet

Metal Planet

سیاره‌ی فلزی

Bondware Poser Pro 13.3.895

Bondware Poser Pro 13.3.895

طراحی سه‌بعدی

Friend Blender – Swap Faces 1.0.4 for Android +4.0

Friend Blender – Swap Faces 1.0.4 for Android +4.0

تعویض چهره

مداحی بسیار زیبا با صدای مجتبی رمضانی

مداحی بسیار زیبا با صدای مجتبی رمضانی

مداحی غریبه توسط مجتبی رمضانی

۶۰ تست هوش تصویری

۶۰ تست هوش تصویری

هوش خود را بسنجید

The Pedestrian

The Pedestrian

فکری برای کامپیوتر

FanControl v209

FanControl v209

کنترل سرعت فن کامپیوتر

Batch Document Converter Pro 1.18

Batch Document Converter Pro 1.18

تبدیل فرمت اسناد به پی‌دی‌اف

آموزش سرمایه گذاری در بورس

آموزش سرمایه گذاری در بورس

آموزش گام به گام بورس

Ridge Racer Slipstream 2.5.4 for Android +4.1

Ridge Racer Slipstream 2.5.4 for Android +4.1

بازی مسابقات رانندگی

alFayadh Books 1.0 for Android

alFayadh Books 1.0 for Android

مجموعه مؤلفات حضرت آیت الله العظمى فیاض مد ظله العالى

Beginning Lua Programming

Beginning Lua Programming

Learning Beginning Lua Programming

Seasons

Seasons

مستند حیات وحش

Lynda - Java XML Integration

Lynda - Java XML Integration

آموزش جاوا

Adobe Acrobat Reader 25.4.0.38535 for Android +9.0

Adobe Acrobat Reader 25.4.0.38535 for Android +9.0

نمایش پی دی اف ادوب آکروبات

فارسی نویس ویندوز فون (ویرایش 1.0)

فارسی نویس ویندوز فون (ویرایش 1.0)

نرم افزار فارسی نویس برای سیستم عامل ویندوز فون ٧.٥ مانگو

آموزش نرم افزار SDRmap 8.01

آموزش نرم افزار SDRmap 8.01

آموزش اس دی آر مپ

Dropbox 219.4.4463

Dropbox 219.4.4463

دراپ باکس

Device Info HW+ 5.5.2 for Android 4.0.3

Device Info HW+ 5.5.2 for Android 4.0.3

اطلاعات کامل سخت افزار موبایل

Net Monitor For Employees Pro 6.3.7 / macOS

Net Monitor For Employees Pro 6.3.7 / macOS

لوک اوت مانیتور مدیریت کاربران در شبکه

راهنمای فوری خرید تلفن همراه ویرایش مهر 94

راهنمای فوری خرید تلفن همراه ویرایش مهر 94

آموزش خرید گوشی

Capsized

Capsized

واژگون

Brothers - A Tale of Two Sons

Brothers - A Tale of Two Sons

برادران - افسانه‌ی دو پسر

Learning Adobe InDesign CS6

Learning Adobe InDesign CS6

آموزش ادوب ایدیزاین سی اس 6

Valentin Software TSOL 2021 R3 / 2018 R3 / 5.5 R6

Valentin Software TSOL 2021 R3 / 2018 R3 / 5.5 R6

نرم افزار شبیه ساز دینامیکی سیستم های حرارتی خورشیدی

ایده خوب

ایده خوب

ایده های موفق

Youropa + Update 1 incl Hotfix

Youropa + Update 1 incl Hotfix

اکشن و پازلی

رمضان، ماه پاک شدن از آیت الله سیدمحمدمهدی میرباقری

رمضان، ماه پاک شدن از آیت الله سیدمحمدمهدی میرباقری

حاج آقا سیدمحمدمهدی میرباقری با موضوع رمضان، ماه پاک شدن

KAKU: Ancient Seal v02.09.2024

KAKU: Ancient Seal v02.09.2024

کاکو

Lynda - Designing a Poster

Lynda - Designing a Poster

آموزش طراحی پوستر

خبرنامه

با عضویت در خبرنامه، زودتر از همه باخبر باش!