Для чого потрібна кеш-пам`ять

Необхідність у використанні кеш-пам`яті пояснюється різницею в швидкості обміну інформацією між процесором і різними розділами пам`яті комп`ютера. Робота будь-якої програми починається з перенесення необхідних даних з відносно повільного жорсткого диска в ОЗП (оперативну пам`ять комп`ютера) в розділ динамічного довільного доступу. Звідти вони можуть бути передані в кеш-пам`ять L2 (пам`ять другого рівня), що розташовується в мікросхемі процесора або на спеціалізованій окремій мікросхемі SRAM, що володіє високою швидкістю передачі і знаходиться поруч з процесором. Нарешті, сама використовувана інформація може бути перенесена в кеш-пам`ять L1 (пам`ять першого рівня), що представляє із себе виділений розділ процессора.Размери кеш-пам`яті першого рівня складають всього близько 128 Кб, другого рівня -вже 512 Кб. Для порівняння, розмір оперативної пам`яті може становити 1 Гб.Виполненіе будь-якої команди відбувається за певною схемою: - аналіз даних регістрів інформаціі-- сканування даних кеш-пам`яті першого уровня-- перевірка інформації кеш-пам`яті другого уровня-- аналіз даних оперативної памяті-- звернення до пам`яті жорсткого діска.Время, що витрачається процесором на отримання необхідних даних, знаходиться в прямій залежності від місця збереження інформації. Так, звернення до кеш-пам`яті першого рівня займає від 1 до 3 циклів, другого рівня - від шести до дванадцяти циклів, а до оперативної пам`яті - десятки, а в деяких випадках - сотні циклів. Особливу роль кеш-пам`ять грає в процесі роботи серверів, тому що трафік «процесор-пам`ять» досягає в цих випадках значних значеній.Структура кеш-пам`яті також служить завданням скорочення розриву між параметрами швидкості процесорів, зростаючих на 50 відсотків щорічно, і швидкості обміну даними з оперативною пам`яттю, показники зростання яких становлять лише 5 відсотків. Логічними кроками в цьому напрямку представляються ведуться розробки третього і четвертого рівнів кеш-пам`яті. Іншим можливим напрямом розвитку може стати перехід до програмного управління кешпам`яттю.