Introduzione

Processori per computer costantemente chiedere informazioni dalla memoria del computer a un ritmo molto veloce, ma la memoria principale, solitamente chiamata memoria ad accesso casuale (RAM), è in grado di rispondere a queste richieste alla stessa velocità. Per questo motivo, il processore deve attendere per la memoria principale restituire le informazioni richieste, che impone al processore di funzionare ad una velocità inferiore a capacità massima. Una cache di memoria è una piccola quantità di memoria utilizzata dal processore del computer per memorizzare le informazioni che possono essere recuperati molto rapidamente, riducendo la necessità per il processore per attendere le risposte dalla memoria principale.

Progettazione di memoria Cache

Maggior parte dei processori oggi utilizzare più livelli di memorizzazione nella cache di memoria, con alcuni dei livelli più veloci della memoria cache integrata nel processore stesso e alcuni dei livelli più lenti della cache che risiedono sulla scheda madre. Ogni livello di cache di memoria aumenta di dimensioni, come si arriva più lontano il processore. La struttura della cache di memoria ha un indice, un puntatore all'indice in memoria principale, i dati memorizzati nella memoria principale e un flag che indica se i dati sono ancora validi.

Funzionamento della memoria Cache

Poiché la memoria cache è un sottoinsieme più veloce della più grande quantità di memoria principale in un computer, il processore controlla in primo luogo quando è in cerca di informazioni. Se la cache contiene le informazioni richieste dal processore e le informazioni siano valide, è necessario che il processore utilizzerà i risultati dalla cache, che vengono restituiti al processore molto rapidamente, migliorare il funzionamento del computer. Se le informazioni non sono nella cache o le informazioni nella cache sono contrassegnate come non valido, quindi si è verificato un mancato riscontro nella cache, e il processore deve accedere alla memoria principale per raccogliere le informazioni. Tale informazione viene quindi scritto nella cache per un utilizzo futuro. Se ci sono più livelli di memorizzazione nella cache di memoria, ogni livello di cache funziona in modo simile. La richiesta di dati viene passata al livello più basso, e se non contiene la risposta, la richiesta viene passata al livello successivo, e così via fino a quando i dati viene trovati o la richiesta viene passata alla memoria principale.

Riepilogo

La chiave per migliorare la velocità di elaborazione del computer è quello di permettere all'informazione di fluire attraverso il processore più veloce possibile, e una cache di memoria funziona verso quell'obiettivo di ridurre la quantità di tempo che il processore trascorre in attesa di informazioni. Memoria cache è un componente critico di tutti i computer progettati oggi, dato che migliora le prestazioni del processore, e alcune quantità di memoria cache è normalmente integrata nel processore stesso. Il design della memoria cache è importante pure, poiché colpisce la capacità del processore di lavorare alla sua massima capacità riducendo mancati riscontri nella cache.