Tại sao cache lưu ở ram

Việc phát minh ra bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm) là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử khoa học máy tính. Nhưng bộ nhớ cache là gì, chúng hoạt động như thế nào lại thì hầu như mọi người đều chưa rõ. Bài viết này chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về bộ nhớ cache và cách thức hoạt động của nó.

Bộ nhớ cache là gì?

Hiểu theo cách đơn giản, bộ nhớ cache là bộ nhớ nhanh. Nó chứa một nhóm bộ nhớ nhỏ, chứa các hướng dẫn mà máy tính rất có thể sẽ cần khi thực hiện một tác vụ cụ thể. Máy tính tải thông tin đó vào bộ đệm bằng các thuật toán phức tạp và kiến ​​thức về mã lập trình. Mục đích của việc có một hệ thống bộ cache trong máy tính là để đảm bảo CPU có quyền truy cập không bị cản trở vào dữ liệu mà nó cần.

Hiện nay thì máy tính có 3 loại bộ nhớ, đầu tiên là bộ nhớ chính được tìm thấy trong ổ cứng hoặc SSD. Nó là kho lưu trữ lớn nhất của bộ nhớ trong máy. Sau đó, có RAM hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, nhanh hơn nhưng nhỏ hơn thiết bị bộ nhớ chính. Cuối cùng, các đơn vị bộ nhớ trong chính CPU được gọi là bộ nhớ cache. Trong 3 loại bộ nhớ trên, bộ nhớ cache là nhanh nhất trong tất cả các loại bộ nhớ.

Bộ nhớ cache có bao nhiêu cấp độ?

Các CPU ban đầu chỉ sử dụng một cấp bộ nhớ cache, nhưng khi công nghệ phát triển, cần phải tách các khu vực truy xuất bộ nhớ này để các hệ thống có thể theo kịp. Ba cấp độ là: Bộ đệm L1 - Đây là bộ đệm chính. Nó nhanh, nhưng nó cũng nhỏ, vì vậy nó bị giới hạn như những gì nó có thể lưu trữ. Nó thường được nhúng trong chip xử lý.Bộ đệm L2 - Còn được gọi là bộ đệm thứ cấp, bộ đệm L2 có thể được nhúng trên chip xử lý hoặc trên một chip riêng với một bus tốc độ cao kết nối nó với CPU.Bộ đệm L3 - Bộ đệm xử lý này là bộ nhớ chuyên dụng có thể dùng làm bản sao lưu cho bộ đệm L1 và L2 của bạn. Nó có thể không nhanh như vậy, nhưng nó giúp tăng hiệu suất của L1 và L2 của bạn.

Xem thêm: CPU tốt nhất dùng để Rendering

                  CPU và những điều bạn cần phải biết trước khi build PC

Cách thức hoạt động của cache?

Khi một chương trình khởi động trên máy tính của bạn, dữ liệu sẽ truyền từ RAM vào bộ đệm L3, rồi L2 và đến L1 sẽ rót trực tiếp dữ liệu cho các nhân CPU xử lý. Trong khi chương trình đang chạy, CPU tìm kiếm thông tin cần chạy, bắt đầu từ bộ đệm L1 và làm việc ngược từ đó.

Độ trễ là thời gian cần thiết để lấy một phần thông tin. Bộ đệm L1 là nhanh nhất và do đó nó có độ trễ thấp nhất. Khi xảy ra lỗi bộ nhớ cache, độ trễ tăng lên khi máy tính phải tiếp tục tìm kiếm trong các bộ đệm khác nhau để tìm thông tin cần thiết. Bạn có thể xem bộ nhớ đệm như như một cái phễu rót dữ liệu và L1, L2, L3 giống như các tầng của cái phễu đó. Chúng “gia tốc” dữ liệu, làm cho tốc độ dữ liệu nhanh hơn theo từng “Level”. Từ L3, xuống L2 và L1, tốc độ truyền dữ liệu sẽ tăng lên đủ nhanh để giúp CPU có thể hoạt động hết công suất và phát huy tối đa sức mạnh của nó.

Kết luận

Mặc dù bộ nhớ cache không phải là thứ mà khi mua máy tính được thường xuyên quan tâm nhưng nó đáng để bạn kiểm tra. Bộ nhớ cache nhanh hơn sẽ có độ trễ ít hơn, làm cho chương trình của bạn chạy nhanh hơn và hiệu quả hơn. Qua bài viết này, hi vọng bạn sẽ hiểu rõ hơn về bộ nhớ cache và cách thức hoạt động của nó. Chúc bạn thành công!

Có một bộ nhớ tồn tại trực tiếp trên bộ xử lý CPU máy tính thường được gọi là bộ nhớ đệm (Cache). Đây có thể được xem là nơi lưu trữ dữ liệu gần nhất với các nhân xử lý của CPU. Chúng có tốc độ trích xuất - truyền tải thông nhanh nhưng dung lượng thấp. Vậy thì bộ nhớ đệm hay bộ nhớ Cache CPU là gì? Dung lượng Cache càng lớn thì càng tốt có đúng hay không?. Bài viết sau đây sẽ giúp bạn làm sáng tỏ vấn đề này.

Bộ nhớ đệm Cache là gì?

Bộ nhớ Cache trong CPU là gì?

Cũng như RAM, Cache được xem là bộ nhớ lưu trữ tạm thời của hệ thống máy tính. Tuy nhiên, tốc độ trích xuất dữ liệu, thông tin cao hơn, nhanh hơn so với RAM gắn trên bo mạch chủ nhiều lần. Bộ nhớ Cache trích xuất các lệnh mà người dùng thực hiện từ RAM để cung cấp cho CPU xử lý nhanh nhất. Những tập lệnh cần được xử lý sẽ được sắp xếp tự động và chờ để CPU lấy rồi tính toán. Bộ nhớ đệm Cache càng lớn thì có càng nhiều dữ liệu được lưu trữ tạm để CPU trích xuất.

Cache đảm bảo rằng CPU sẽ luôn nhận được dữ liệu một cách nhanh chóng và không bị gián đoạn. Vì khả năng tính toán, nhận và truyền tải thông tin của CPU đến hệ thống là rất nhanh, nó gấp nhiều lần so với tốc độ cho phép của ổ cứng hay RAM.

Vậy nên chúng ta có thể khẳng định được rằng: Bộ nhớ Cache trong CPU càng nhiều thì càng tốt, chúng là một trong những yêu tố góp phần vào quá trình xử lý nhanh hơncủa hệ thống máy tính. 

Nguyên lý hoạt động của Cache như trên hình

Các loại bộ nhớ đệm trong CPU

Bộ nhớ đệm Cache được chia làm 3 tầng, chúng gồm: Cache L1, L2, L3. Đây là có thể xem như 3 level bộ nhớ đệm với tốc độ và dung lượng khác nhau. Bộ nhớ đệm Cache L1 có tốc độ nhanh nhất nhưng lại nhỏ nhất; Cache L2 là tầng lưu trữ thứ 2 với tốc độ thấp hơn L1 và dung lượng cao hơn; Cache L3 lại được trang bị dung lượng lớn nhất còn tốc độ truyền tải dữ liệu thấp nhất. Tốc độ xử lý cao nhất mà Cache đạt được là 8GT/s.

- Dung lượng bộ nhớ Cache L1 thông thường sẽ từ: 8KB - 256KB, 512KB,..

- Cache L2 từ 256KB, 512KB, 1MB, 2MB, 4MB, 6MB cho đến 8MB,...

- Cache L3 có dung lượng lớn nhất từ 2MB, 4MB, 6MB, 8MB, 10MB, 20MB,... cho đến 64MB. Thậm chí CPU AMD Ryzen Threadripper 3970X hiện nay chứa đến 128MB Cache L3.

Dung lượng Cache trên mỗi CPU đều khác nhau

Tỷ lệ dung lượng - tốc độ của chuỗi dữ liệu máy tính đi qua

Hiện tại thì những bộ xử lý CPU phổ hiện nay có dung lượng Cache bao nhiêu?. Cùng điểm qua những CPU thường dùng đến từ Intel và AMD nhé.

- CPU Intel Core i3 9100F, i3 10100 - 6MB.

- CPU Intel Core i5 9400F - 9MB.

- CPU Intel Core i5 10400, i7 9700 - 12MB.

- CPU Intel Core i7 10700, i9 9900K - 16MB.

- CPU Intel Core i9 10900K - 20MB.

- AMD Ryzen 3 2300X - 10MB.

- AMD Ryzen 3 3100, Ryzen 3 3300X, Ryzen 3 5100X - 18MB.

- AMD Ryzen 5 3500 - 19MB.

- AMD Ryzen 5 3600, Ryzen 5 5600X - 35MB.

- AMD ryzen 7 3700X, Ryzen 7 5800X - 36MB.

- AMD Ryzen 9 3900X, Ryzen 9 5900X - 70MB.

- AMD Ryzen 9 5950X - 72MB.

Trên đây là một số thông tin về bộ nhớ đệm hay bộ nhớ Cache trên CPU mà mọi người vẫn hay thắc mắc. Hy vọng nó sẽ giúp bạn hiểu hơn về khái niệm này, biết nhiều hơn về những thứ có trong CPU máy tính. Nếu có những ý kiến đóng góp, xin hãy để lại comment bên dưới hoặc liên hệ với chúng tôi qua Facebook Minh An Computer Gaming. Minh An chuyên cung cấp linh kiện, bộ xử lý CPU máy tính chính hãng, giá tốt tại Hà Nội. Hotline miễn phí 1800 6321.

→ Tham khảo thêm:

- Giá bán CPU Intel thế hệ 10

- Nhiệt độ CPU bình thường là bao nhiêu và cách kiểm tra

- Chỉ số TDP trên CPU được hiểu là gì?

- Bộ xử lý trung tâm CPU là gì