VietNetwork.Vn

Sự khác biệt chính giữa bộ nhớ cache L1, L2 và L3 là dung lượng và tốc độ truyền. L1 có dung lượng thấp nhưng cực kỳ nhanh, L2 chậm hơn nhưng có nhiều dung lượng lưu trữ hơn và L3 chậm nhất trong ba loại nhưng cũng thường có dung lượng lưu trữ lớn nhất.


Tất cả các bộ xử lý máy tính hiện đại đều sử dụng hệ thống bộ nhớ cache đa cấp cho phép dữ liệu được lưu trữ tạm thời trên chip để truy cập nhanh. Hiểu được sự khác biệt giữa bộ nhớ đệm L1, L2 và L3 có thể rất quan trọng nếu bạn muốn có hiệu suất tốt nhất từ CPU tiếp theo mà bạn mua.

1. Bộ nhớ đệm CPU là gì?

Bộ nhớ cache CPU là một loại lưu trữ dữ liệu tạm thời nằm trên bộ xử lý. Nó được sử dụng để tăng hiệu quả xử lý của CPU bằng cách giữ các bit dữ liệu nhỏ, thường được yêu cầu sẵn sàng để truy cập ở tốc độ cao. Bộ nhớ cache bao gồm các mức lưu trữ khác nhau. Các cấp độ này thường được gọi là L1, L2, L3 và đôi khi là L4 và khác nhau về vị trí, tốc độ và kích thước.

Để hiểu rõ hơn tại sao CPU cần bộ nhớ cache riêng, chúng ta phải xem xét sự phát triển của bộ xử lý và RAM. Sự khác biệt về tốc độ giữa bộ xử lý và RAM là rất nhỏ trong các máy tính đời đầu. Có một chút lo ngại rằng quá trình xử lý sẽ bị bộ nhớ làm chậm lại. Khi tốc độ hoạt động của bộ xử lý trung tâm tăng vượt xa tốc độ RAM, cần phải giảm bớt sự chênh lệch đó bằng cách nào đó. Câu trả lời là bộ nhớ cache.

Bộ nhớ cache vừa cực kỳ nhanh, thường nhanh hơn DRAM từ 10 đến 100 lần, vừa gần với các lõi của bộ xử lý. Các bộ xử lý nhanh, hiện đại không bị chậm lại do phải thực hiện yêu cầu dữ liệu từ bộ nhớ hệ thống tương đối chậm vì thay vào đó, chúng có thể lấy dữ liệu từ bộ đệm.

Lý do tại sao loại bộ nhớ này, được gọi là SRAM, không chỉ được sử dụng thay cho DRAM trong máy tính là do chi phí của nó. Dung lượng bộ nhớ cache trên CPU tương đối nhỏ, được đo bằng kilobyte hoặc megabyte chứ không phải gigabyte và sẽ cực kỳ tốn kém để sản xuất ở cùng kích thước như các mô-đun RAM hiện đại.

Không nên nhầm lẫn bộ nhớ cache với các loại bộ nhớ đệm khác thường thấy trong máy tính của bạn. Mặc dù "bộ nhớ cache" có thể đề cập đến một số loại bộ nhớ lưu trữ tạm thời được sử dụng để tăng hiệu quả của phần mềm hoặc phần cứng, nhưng bộ nhớ cache dành riêng cho phần cứng bộ xử lý.

1.1. Bộ đệm L1 là gì?

Bộ đệm L1, đôi khi được gọi là Bộ đệm chính, là cấp bộ nhớ nhỏ nhất và nhanh nhất. Nó thường có kích thước 64 KB, nhưng mỗi lõi của bộ xử lý có bộ đệm L1 riêng được tích hợp sẵn, do đó, CPU lõi tứ sẽ có tổng dung lượng là 256 KB.

Nếu bạn xem chi tiết bộ nhớ trong một công cụ như CPU-Z, bạn sẽ nhận thấy rằng bộ đệm L1 được chia thành hai cấp độ khác: L1-I (lệnh) và L1-D (dữ liệu). Bộ đệm hướng dẫn L1 xử lý thông tin sẽ được cung cấp cho bộ xử lý, trong khi bộ đệm dữ liệu chứa thông tin sẽ được ghi vào bộ nhớ chính.


Bộ nhớ đệm cấp 1 có thể truyền dữ liệu nhanh bằng hoặc nhanh hơn tốc độ hoạt động tối đa của CPU, khiến nó cực kỳ hiệu quả. Nếu bộ xử lý không tìm thấy dữ liệu cần thiết trong L1, nó sẽ tìm dữ liệu đó trong bộ đệm L2 và L3.

1.2. Bộ đệm L2 là gì?

Bộ đệm L2 là bộ đệm bộ nhớ thứ cấp, cũng được nhúng trong từng lõi riêng lẻ của CPU. Nó hầu như luôn có nhiều không gian lưu trữ hơn L1, nhưng nó hoạt động ở tốc độ chậm hơn, mặc dù vẫn nhanh hơn nhiều so với tốc độ RAM.

Một số bộ xử lý cao cấp có thể có tổng cộng 32 MB bộ đệm L2, nhưng 6-12 MB có lẽ là mức trung bình. Như đã đề cập, điều này được chia đều giữa tất cả các lõi, cho phép mỗi lõi truy cập bộ đệm riêng của mình một cách độc lập.

1.3. Bộ đệm L3 là gì?

Thay vì được nhúng trong mỗi lõi CPU, bộ đệm cấp 3 hoạt động như một vùng lưu trữ dùng chung mà toàn bộ bộ xử lý có thể truy cập. Nó chậm hơn nhiều so với bộ đệm L1 và L2, có lẽ chỉ nhanh gấp đôi RAM, nhưng là mức lớn nhất trong cả ba mức bộ nhớ.

Nếu CPU không tìm thấy dữ liệu cần thiết trong bộ nhớ cache, thay vào đó, nó phải yêu cầu dữ liệu từ bộ nhớ hệ thống chậm hơn. Điều này được gọi là bỏ lỡ bộ đệm. Việc giới thiệu bộ đệm L3 đã giảm khả năng bỏ lỡ và do đó giúp cải thiện hiệu suất.

Khi mới được phát triển, bộ đệm L3 thường nằm trong một con chip riêng biệt trên bo mạch chủ. Các CPU hiện đại hiện nay hầu như chỉ có bộ đệm L3 trên bo mạch để đạt hiệu quả cao hơn.

2. Bộ nhớ cache L1 so với L2 so với L3: Sự khác biệt là gì?

Sự khác biệt chính giữa ba cấp bộ nhớ cache là kích thước, tốc độ và vị trí của chúng.

• Bộ đệm L1 có dung lượng lưu trữ thấp nhưng thường là bộ nhớ nhanh nhất trong bất kỳ máy tính nào, nhanh hơn RAM tới 100 lần. Mỗi lõi bộ xử lý có bộ đệm L1 riêng, thường khoảng 64KB.
• Bộ đệm L2 có thể lớn hơn nhiều lần so với L1 nhưng chỉ nhanh hơn khoảng 25 lần so với RAM. Giống như L1, mỗi lõi bộ xử lý có bộ đệm L2 riêng. Mỗi tệp thường có kích thước 256-512KB, đôi khi cao tới 1 MB.
• Bộ nhớ đệm L3 có dung lượng lưu trữ lớn nhất, thường là 32 MB trở lên, nhưng có thể chỉ nhanh gấp đôi bộ nhớ hệ thống. Bộ đệm L3 thường được nhúng trong CPU, nhưng tách biệt với các lõi.

3. Có thể xóa bộ nhớ đệm không?

Có những bộ nhớ cache có thể bị xóa hoặc xóa, chẳng hạn như bộ nhớ cache của hệ thống hoặc bộ nhớ cache của trình duyệt, nhưng bạn không thể xóa bộ nhớ cache của CPU. Cũng giống như DRAM, SRAM là bộ nhớ dễ bay hơi, có nghĩa là nó không giữ lại nội dung của nó trong thời gian dài. Ngay khi bạn tắt máy tính, mọi thứ trong bộ nhớ cache sẽ bị mất.

4. Tôi cần bao nhiêu bộ nhớ cache?

Như với hầu hết các loại bộ nhớ, CPU càng có nhiều bộ nhớ cache thì càng tốt. Bạn không thể nâng cấp bộ nhớ đệm nên việc đảm bảo bộ xử lý bạn chọn đáp ứng đủ nhu cầu của bạn là rất quan trọng. Điều đó nói rằng, nó phụ thuộc vào những gì bạn làm với máy tính của mình và bạn không nên quá bận tâm đến tính năng này của CPU. Tốc độ xung nhịp, số lõi và luồng và các yếu tố khác đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của CPU.

Đường cơ sở tốt cho bộ đệm L1 là 64KB mỗi lõi. Bạn có thể tìm ra điều này bằng cách chia tổng số lượng cho số lõi trong CPU. Bộ nhớ đệm L2 256KB trên mỗi lõi là hoàn toàn có thể chấp nhận được, nhưng các game thủ có thể muốn tìm kiếm 512KB trên mỗi lõi. Và mọi thứ trong khoảng từ 32 đến 96MB bộ đệm L3 đều phù hợp với hầu hết các mục đích.