Как посмотреть кэш память компьютера?

Кэш-память процессора. Уровни и принципы функционирования

Одним из немаловажных факторов повышающих производительность процессора, является наличие кэш-памяти, а точнее её объём, скорость доступа и распределение по уровням.

Уже достаточно давно практически все процессоры оснащаются данным типом памяти, что ещё раз доказывает полезность её наличия. В данной статье, мы поговорим о структуре, уровнях и практическом назначении кэш-памяти, как об очень немаловажной характеристике процессора .

Что такое кэш-память и её структура

Кэш-память – это сверхбыстрая память используемая процессором, для временного хранения данных, которые наиболее часто используются. Вот так, вкратце, можно описать данный тип памяти.

Кэш-память построена на триггерах, которые, в свою очередь, состоят из транзисторов. Группа транзисторов занимает гораздо больше места, нежели те же самые конденсаторы, из которых состоит оперативная память . Это тянет за собой множество трудностей в производстве, а также ограничения в объёмах. Именно поэтому кэш память является очень дорогой памятью, при этом обладая ничтожными объёмами. Но из такой структуры, вытекает главное преимущество такой памяти – скорость. Так как триггеры не нуждаются в регенерации, а время задержки вентиля, на которых они собраны, невелико, то время переключения триггера из одного состояния в другое происходит очень быстро. Это и позволяет кэш-памяти работать на таких же частотах, что и современные процессоры.

Также, немаловажным фактором является размещение кэш-памяти. Размещена она, на самом кристалле процессора, что значительно уменьшает время доступа к ней. Ранее, кэш память некоторых уровней, размещалась за пределами кристалла процессора, на специальной микросхеме SRAM где-то на просторах материнской платы. Сейчас же, практически у всех процессоров, кэш-память размещена на кристалле процессора.

Для чего нужна кэш-память процессора?

Как уже упоминалось выше, главное назначение кэш-памяти – это хранение данных, которые часто используются процессором. Кэш является буфером, в который загружаются данные, и, несмотря на его небольшой объём, (около 4-16 Мбайт) в современных процессорах , он дает значительный прирост производительности в любых приложениях.

Чтобы лучше понять необходимость кэш-памяти, давайте представим себе организацию памяти компьютера в виде офиса. Оперативная память будет являть собою шкаф с папками, к которым периодически обращается бухгалтер, чтобы извлечь большие блоки данных (то есть папки). А стол, будет являться кэш-памятью.

Есть такие элементы, которые размещены на столе бухгалтера, к которым он обращается в течение часа по несколько раз. Например, это могут быть номера телефонов, какие-то примеры документов. Данные виды информации находятся прямо на столе, что, в свою очередь,увеличивает скорость доступа к ним.

Точно так же, данные могут добавиться из тех больших блоков данных (папок), на стол, для быстрого использования, к примеру, какой-либо документ. Когда этот документ становится не нужным, его помещают назад в шкаф (в оперативную память), тем самым очищая стол (кэш-память) и освобождая этот стол для новых документов, которые будут использоваться в последующий отрезок времени.

Также и с кэш-памятью, если есть какие-то данные, к которым вероятнее всего будет повторное обращение, то эти данные из оперативной памяти, подгружаются в кэш-память. Очень часто, это происходит с совместной загрузкой тех данных, которые вероятнее всего, будут использоваться после текущих данных. То есть, здесь присутствует наличие предположений о том, что же будет использовано «после». Вот такие непростые принципы функционирования.

Уровни кэш-памяти процессора

Современные процессоры, оснащены кэшем, который состоит, зачастую из 2–ух или 3-ёх уровней. Конечно же, бывают и исключения, но зачастую это именно так.

В общем, могут быть такие уровни: L1 (первый уровень), L2 (второй уровень), L3 (третий уровень). Теперь немного подробнее по каждому из них:

Кэш первого уровня (L1) – наиболее быстрый уровень кэш-памяти, который работает напрямую с ядром процессора, благодаря этому плотному взаимодействию, данный уровень обладает наименьшим временем доступа и работает на частотах близких процессору. Является буфером между процессором и кэш-памятью второго уровня.

Мы будем рассматривать объёмы на процессоре высокого уровня производительности Intel Core i7-3770K. Данный процессор оснащен 4х32 Кб кэш-памяти первого уровня 4 x 32 КБ = 128 Кб. (на каждое ядро по 32 КБ)

Кэш второго уровня (L2) – второй уровень более масштабный, нежели первый, но в результате, обладает меньшими «скоростными характеристиками». Соответственно, служит буфером между уровнем L1 и L3. Если обратиться снова к нашему примеру Core i7-3770 K, то здесь объём кэш-памяти L2 составляет 4х256 Кб = 1 Мб.

Кэш третьего уровня (L3) – третий уровень, опять же, более медленный, нежели два предыдущих. Но всё равно он гораздо быстрее, нежели оперативная память. Объём кэша L3 в i7-3770K составляет 8 Мбайт. Если два предыдущих уровня разделяются на каждое ядро, то данный уровень является общим для всего процессора. Показатель довольно солидный, но не заоблачный. Так как, к примеру, у процессоров Extreme-серии по типу i7-3960X, он равен 15Мб, а у некоторых новых процессоров Xeon, более 20.

Кэш-память процессора

Кэш-память играет важную роль. Без нее от высокой тактовой частоты процессора не было бы никакого проку. Кэш позволяет использовать в компьютере любую, даже самую «медленную» оперативную память, без ощутимого ущерба для его производительности.

О том, что такое кэш-память процессора, как она работает и какое влияние оказывает на быстродействие компьютера, читатель узнает из этой статьи.

Содержание статьи

Что такое кэш-память процессора

Решая любую задачу, процессор компьютера получает из оперативной памяти необходимые блоки информации. Обработав их, он записывает в память результаты вычислений и получает для обработки следующие блоки. Это продолжается, пока задача не будет выполнена.

Все упомянутые операции производятся на очень высокой скорости. Однако, даже самая быстрая оперативная память работает медленнее любого «неторопливого» процессора. Каждое считывание из нее информации и обратная ее запись отнимают много времени. В среднем, скорость работы оперативной памяти в 16 – 17 раз ниже скорости процессора.

Читать еще:  Очистка компьютера от мусора для Windows XP

Не смотря на такой дисбаланс, процессор не простаивает и не ожидает каждый раз, когда оперативная память «выдает» или «принимает» данные. Он почти всегда работает на максимальной скорости. И все благодаря наличию у него кэш-памяти.

Кэш-память процессора – это небольшая, но очень быстрая память. Она встроена в процессор и является своеобразным буфером, сглаживающим перебои в обмене данными с более медленной оперативной памятью. Кэш-память часто называют сверхоперативной памятью.

Кэш нужен не только для выравнивания дисбаланса скорости. Процессор обрабатывает данные более мелкими порциями, чем те, в которых они хранятся в оперативной памяти. Поэтому кэш-память играет еще и роль своеобразного места для «перепаковки» и временного хранения информации перед ее передачей процессору, а также возвращением результатов обработки в оперативную память.

Устройство кэш-памяти процессора

Система кэш-памяти процессора состоит из двух блоков — контроллера кэш-памяти и собственно самой кэш-памяти.

Контроллер кэш памяти

Контроллер кэш памяти – это устройство, управляющее содержанием кэша, получением необходимой информации из оперативной памяти, передачей ее процессору, а также возвращением в оперативную память результатов вычислений.

Когда ядро процессора обращается к контроллеру за какими-то данными, тот проверяет, есть ли эти данные в кэш-памяти. Если это так, ядру моментально отдается информация из кэша (происходит так называемое кэш-попадание).

В противном случае ядру приходится ожидать поступления данных из медленной оперативной памяти. Ситуация, когда в кэше не оказывается нужных данных, называется кэш-промахом.

Задача контроллера – сделать так, чтобы кэш-промахи происходили как можно реже, а в идеале – чтобы их не было вообще.

Размер кэша процессора по сравнению с размером оперативной памяти несоизмеримо мал. В нем может находиться лишь копия крошечной части данных, хранимых в оперативной памяти. Но, не смотря на это, контроллер допускает кэш-промахи не часто. Эффективность его работы определяется несколькими факторами:

• размером и структурой кэш-памяти (чем больше ресурсов имеет в своем распоряжении контроллер, тем ниже вероятность кэш-промаха);

• эффективностью алгоритмов, по которым контроллер определяет, какая именно информация понадобится процессору в следующий момент времени;

• сложностью и количеством задач, одновременно решаемых процессором. Чем сложнее задачи и чем их больше, тем чаще «ошибается» контроллер.

Кэш-память процессора

Кэш-память процессора изготавливают в виде микросхем статической памяти (англ. Static Random Access Memory, сокращенно — SRAM). По сравнению с другими типами памяти, статическая память обладает очень высокой скоростью работы.

Однако, эта скорость зависит также от объема конкретной микросхемы. Чем значительней объем микросхемы, тем сложнее обеспечить высокую скорость ее работы.

Учитывая указанную особенность, кэш-память процессора изготовляют в виде нескольких небольших блоков, называемых уровнями. В большинстве процессоров используется трехуровневая система кэша:

Кэш-память первого уровня или L1 (от англ. Level — уровень) – очень маленькая, но самая быстрая и наиболее важная микросхема памяти. Ни в одном процессоре ее объем не превышает нескольких десятков килобайт. Работает она без каких-либо задержек. В ней содержатся данные, которые чаще всего используются процессором.

Количество микросхем памяти L1 в процессоре, как правило, равно количеству его ядер. Каждое ядро имеет доступ только к своей микросхеме L1.

Кэш-память второго уровня (L2) немного медленнее кэш-памяти L1, но и объем ее более существенный (несколько сотен килобайт). Служит она для временного хранения важной информации, вероятность запроса которой ниже, чем у информации, находящейся в L1.

Кэш-память третьего уровня (L3) – еще более объемная, но и более медленная схема памяти. Тем не менее, она значительно быстрее оперативной памяти. Ее размер может достигать нескольких десятков мегабайт. В отличие от L1 и L2, она является общей для всех ядер процессора.

Уровень L3 служит для временного хранения важных данных с относительно низкой вероятностью запроса, а также для обеспечения взаимодействия ядер процессора между собой.

Встречаются также процессоры с двухуровневой кэш-памятью. В них L2 совмещает в себе функции L2 и L3.

Влияние кэш-памяти процессора на быстродействие компьютера

При выполнении запроса на предоставление данных ядру, контроллер памяти ищет их сначала в кэше первого уровня, затем — в кэше второго и третьего уровней.

По статистике, кэш-память первого уровня любого современного процессора обеспечивает до 90 % кэш-попаданий. Второй и третий уровни — еще 90% от того, что осталось. И только около 1 % всех запросов процессора заканчиваются кэш-промахами.

Указанные показатели касаются простых задач. С повышением нагрузки на процессор число кэш-промахов увеличивается.

Эффективность кэш-памяти процессора сводит к минимуму влияние скорости оперативной памяти на быстродействие компьютера. Например, компьютер одинаково хорошо будет работать с оперативной памятью 1066 МГц и 2400 МГц. При прочих равных условиях разница производительности в большинстве приложений не превысит 5%.

Пытаясь оценить эффективность кэш-памяти, пользователи чаще всего ищут ответы на следующие вопросы:

Какая структура кэш-памяти лучше: двух- или трехуровневая?

Трехуровневая кэш-память более эффективна.

Чтобы определить, как сильно L3 влияет на работу процессора, сайтом Tom’s Hardware был проведен эксперимент. Заключался он в замере производительности процессоров Athlon II X4 и Phenom II X4. Оба процессора оснащены одинаковыми ядрами. Первый отличается от второго лишь отсутствием кэш-памяти L3 и более низкой тактовой частотой.

Приведя частоты обеих процессоров к одинаковому показателю, было установлено, что наличие кэш-памяти L3 повышает производительность процессора Phenom на 5,8 %. Но это средний показатель. В одних приложениях он был почти равен нулю (офисные программы), в других – достигал 8% и даже больше (компьютерные 3D игры, архиваторы и др.).

Как влияет размер кэша на производительность процессора?

Оценивая размер кэш-памяти, нужно учитывать характеристики процессора и круг решаемых им задач.

Кэш-память двуядерного процессора редко превышает 3 MB. Тем более, если его тактовая частота ниже 3 Ггц. Производители прекрасно понимают, что дальнейшее увеличение размера кэша такого процессора не принесет прироста производительности, зато существенно повысит его стоимость.

Читать еще:  Очистка и оптимизация Windows XP

Другое дело высокочастотные 4-, 6- или даже 8-миядерные процессоры. Некоторые из них (например, Intel Core i7) поддерживают технологию Hyper Threading, обеспечивающую одновременное выполнение каждым ядром двух задач. Естественно, что потенциал таких процессоров не может быть раскрыт с маленьким кэшем. Поэтому его увеличение до 15 или даже 20 MB вполне оправдано.

В процессорах Intel алгоритм наполнения кэш-памяти построен по так называемой инклюзивной схеме, когда содержимое кэшей верхнего уровня (L1, L2) полностью или частично дублируется в кэше нижнего уровня (L3). Это в определенной степени уменьшает полезный объем его пространства. С другой стороны, инклюзивная схема позитивно сказывается на взаимодействии ядер процессора между собой.

В целом же, эксперименты свидетельствуют, что в среднестатистическом «домашнем» процессоре влияние размера кэша на производительность находится в пределах 10 %, и его вполне можно компенсировать, например, высокой частотой.

Эффект от большого кэша наиболее ощутим при использовании архиваторов, в 3D играх, во время кодирования видео. В «не тяжелых» же приложениях разница стремится к нулю (офисные программы, интернет-серфинг, работа с фотографиями, прослушивание музыки и др.).

Многоядерные процессоры с большим кэшем необходимы на компьютерах, предназначенных для выполнения многопоточных приложений, одновременного решения нескольких сложных задач.

Особенно актуально это для серверов с высокой посещаемостью. В некоторых высоконагружаемых серверах и суперкомпьютерах предусмотрена даже установка кэш-памяти четвертого уровня (L4). Изготавливается она в виде отдельных микросхем, подключаемых к материнской плате.

Как узнать размер кэш-памяти процессора?

Существуют специальные программы, предоставляющие подробную информацию о процессоре компьютера, в том числе и о его кэш-памяти. Одной из них является программа CPU-Z.

Программа не требует установки. После ее запуска нужно перейти на вкладку «Caches» (см. изображение).

На примере видно, что проверяемый процессор оснащен трехуровневой кэш-памятью. Размер кэша L3 у него составляет 3 MB, L2 – 512 KB (256×2), L1 – 128 KB (32×2+32×2).

Можно ли как-то увеличить кэш-память процессора?

Как уже было сказано в одном из предыдущих пунктов, возможность увеличения кэш-памяти процессора предусмотрена в некоторых серверах и суперкомпьютерах, путем ее подключения к материнской плате.

В домашних же или офисных компьютерах такая возможность отсутствует. Кэш-память является внутренней неотъемлемой частью процессора, имеет очень маленькие физические размеры и не подлежит замене. А на обычных материнских платах нет разъемов для подключения дополнительной кэш-памяти.

Кэш память в компьютере – что это такое и где она может находиться?

Всем привет! Сегодня рассмотрим, что такое кэш в компьютере, для чего нужна кэш память и виды кэша в ПК.

Где в компьютере находится кэш память

Если речь заходит об этом типе памяти, чаще всего подразумевается кэш память процессора. Одно это — не единственный компонент ПК, где используется такая опция. Применяется она также в жестком диске и видеокарте. Об этом — далее.

Кэш процессора

Или, как его еще называют, сверхоперативная память. Используется для ускорения доступа к компьютерной памяти — системным компонентам и элементам кода, которые чаще всего используются для выполнения различных вычислительных операций.

Базируется на небольшой по размерам, но сверхбыстрой памяти типа SDRAM. Как правило, такой компонент реализован на кристалле процессора.

Когда ЦП требуется определенная часть какого-либо кода, он первым делом проверяет, нет ли его в кэше. При наличии необходимых данных, процессор выполняет вычисления, не обращаясь к оперативке.

Простыми словами, если привести аналогию, этот тип памяти — ящик стола в кабинете важной шишки, в котором лежат печати «Запретить» и «Не пущать». Так как челобитные от посетителей (выполняемые команды), почти всегда отклоняются, поэтому для вердикта хозяину кабинета достаточно открыть этот ящик и взять подходящую печать.

Если в редких случаях выносится положительный вердикт, чиновнику приходится проделать целых 5 шагов к шкафу в дальнем углу кабинета (ОЗУ) и столько же обратно, чтобы взять печать «Одобрить». Вот как-то так.У современных процессоров есть как минимум три уровня кэша — каждый под конкретные данные:

  • Инструкции — ускоряют загрузку машинного кода;
  • Данные — ускоряют запись и чтение информации;
  • Буфер ассоциативной трансляции — преобразует виртуальные адреса в физические.

Многоуровневый кэш в процессорах принято обозначать L1, L2, L3.Их размер влияет на стоимость «камня» — чем они больше, тем этот компонент компьютера обойдется дороже.

Пользователей, которые морально не готовы к апгрейду и размышляют, как его увеличить, разочарую: это невозможно, так как структура создана на кристалле раз и навсегда.

Сверхпамять — одна из «священных коров» маркетинга: юзерам, которые не сильно разбираются в таких нюансах, можно втюхивать низкопроизводительные процессоры с увеличенным объемом кэша по завышенным ценам.

Палю тему: никакая сверхпамять не заменит тактовой частоты «камня» и количества ядер. Если за те же деньги стоит выбор «или-или», выбирайте более производительный процессор — тот, у которого больше ядер, выше тактовая частота, или лучше все и сразу. Вот!

Еще более детальнее о том, что такое кэш память процессора, читайте здесь.

Кэш жесткого диска

По-другому его еще называют буферной памятью. Предназначена она, фактически, для тех же целей, что и в описанном выше случае: хранить данные, к которым чаще всего обращаются ЦП или ОЗУ.

Необходимость в наличии такого хранилища вызвана разницей в скорости чтения данных: из микросхемы RAM получить их можно гораздо быстрее, чем с поверхности магнитного диска с помощью считывающей головки.

На эффективность этой опции в том числе влияет и пропускная способность шины: буфер жесткого диска SATA III будет работать несколько быстрее, чем SATA II. Технология хорошо себя проявляет при работе с малыми объемами данных, но при чтении «тяжелых» файлов ее целесообразность под большим сомнением.

Читать еще:  Сброс настроек на андроид до заводских код

Объем кэша в современном винчестере — от 8 до 64 Мб. Иногда попадаются «экзотические» девайсы, у которых 128 или 256 Мб буферной памяти. Стоит он существенно дороже и позиционируется как супер-пупер-топ.

Переплачивать лично я особого смысла не вижу. Хотите шустрый накопитель — ставьте SSD.

Кэш графического ускорителя

Единственный тип, к которому пока не слишком близко подобрались маркетологи. Впрочем, у топовых видеокарт и так масса характеристик, которые позволяют накинуть пару тысяч к ценнику.

Еще этот тип называют видеопамятью. Как правило, в современных графических ускорителях используется особый тип ОЗУ — GDDR5. В среднем, ее объем — от 1 до 6 Гб. Такой размер обусловлен тем, что графические файлы, как правило, «тяжелые» — все эти модельки персонажей, техники, локации, текстуры и тому подобное.

Частый «развод» неопытного пользователя заключается в акцентировании внимания на объеме видеопамяти — например, если установлено 4 Гб, то это уже крутая видяха.

Меж тем сегодня можно найти девайсы из бюджетного сегмента, у которых 4 Гб GDDR на борту. Сложно назвать их мощными или производительными. Обращать внимание, в первую очередь, следует не на объем видеопамяти, а на ее частоту и частоту графического процессора.Как это работает? Чтобы не отрендеривать каждый раз повторно одни и те же объекты, они хранятся в памяти видеокарты. Например, сам персонаж (а в шутерах от первого лица достаточно одного ствола) и локация, где он находится.

А вот уже толпы злодеев, которые атакуют отважного героя, как правило, отрисовываются при их появлении «на сцене». Впрочем, одинаковые модельки можно также хранить в кэше и запускать воспроизведение каждый раз, когда противник появляется на локации.

Это уже зависит от того, насколько хорошо код оптимизировали разработчики — бывает, что игра с неплохой графикой «летает» на среднем по мощности компе. А бывает и наоборот — ничем не примечательная проходная поделка жутко лагает при любых изменениях ситуации на экране.

Естественно, объем видеопамяти и ее частота влияют на стоимость графического ускорителя. Для лучшего понимания темы советую ознакомиться со статьей «Из чего состоит видеокарта для компьютера».

Вот собственно, и все на сегодня. Если у вас появились дополнительные вопросы — не стесняйтесь и задавайте их в комментариях. Буду признателен всем, кто поделится этой публикацией в социальных сетях. До завтра!

Расположение кэша браузера

Часть данных с посещённых интернет ресурсов автоматически сохраняется в специальном месте на диске, которое называют кэф или буферная память. Это делается, чтобы ускорить процесс загрузки уже посещённых вами ранее страниц. Многие файлы уже хранятся на вашем компьютере и не требуют скачивания из Интернета.

Все основные браузеры имеют встроенный кэш.

Как можно понять из определения, все данные кэша сохраняются в определённую директорию по умолчанию. Причём у каждого интернет проводника она своя. Вам может понадобиться знать, где находится кэш браузера, если вы захотите посмотреть какие-либо фрагменты из него, общий объём или изменить место расположения.

Определение места расположения

Рассмотрим, как можно найти и где расположен кэш популярных браузеров Google Chrome, Yandex Browser, Opera, Mozilla Firefox на компьютере или ноутбуке. Первым делом вам нужно включить отображение скрытых папок и файлов, иначе вы просто ничего не сможете увидеть:

  1. Перейдите в «Пуск», «Панель управления».
  2. Выберите раздел «Параметры папок».
  3. Перейдите на вкладку «Вид».
  4. В конце найдёте «Скрытые файлы и папки». Поставьте «Показывать».

Теперь можно приступить непосредственно к поиску места хранения информации. У каждого интернет проводника оно своё, но расположение примерно одинаковое.

Находим кэш браузера Яндекс:

  1. Для начала нужно найти AppData. Поскольку она скрытая, через строку поиска попасть в неё не получится:
    • перейдите на системный диск, в «Users» или «Пользователи»;
    • найдите в ней директорию с именем текущего пользователя компьютера;
    • если вы правильно настроили параметры в четвёртом пункте предыдущей инструкции, то вы увидите AppData;
    • зайдите в AppData, далее в Local;
    • ищите директорию Yandex, а в ней YandexBrowser;
    • далее User Data, Default и, наконец, Cache. Это и есть кэш Яндекс Браузера.

Получить информацию о буферной памяти Yandex Browser, хранящейся на диске, можно ещё и следующим образом:

  1. Введите в адресной строке browser://net-internals/#httpCache.
  2. Появится страница со статистическими данными, в том числе о текущем и максимальном объёме памяти.

Яндекс и Google Chrome созданы на одном и том же движке Chromium, поэтому во многом схожи в настройках. Соответственно и инструкция, как найти кеш в Гугл Хром аналогична:

  1. Открываем AppData.
  2. Вместо Yandex и YandexBrowser теперь вам нужны Google и Chrome соответственно.
  3. Далее все разделы точно такие же, ищете директорию Cache, где находится кэш Хрома.

В Гугл Хром страницу со статистикой по Cache можно вызвать, введя в адресную строку chrome://net-internals/#httpCache page.

Определить, где именно хранится загруженный кэш Оперы, можно точно так же, как кэшированные данные двух предыдущих программ:

  1. Директория AppData.
  2. Далее, в Local вам нужны Opera Software и Opera Stable.
  3. Нужные данные расположены в Cache.

Несколько отличается расположение кэш памяти в Mozila Firefox. Это неудивительно, потому как этот браузер почти единственный, кого не называют клоном Chrome. Найти кеш Firefox можно следующим образом:

  1. В AppData найдите Firefox.
  2. В ней будет Profiles.
  3. Далее вы увидите директорию, чьё название состоит из непонятного набора букв и цифр и оканчивается словом default. Это и есть нужная нам папка кеша Firefox.

Таковы пути к директориям, где сохраняются данные кэша. Эта информация будет полезна, если вы захотите изменить место, куда программа кэширует данные или просмотреть их состав и объём. Некоторые приложения сами вычисляют предельно возможный размер хранилища, а в Firefox, например, предусмотрено ограничение в 1 Гб.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector