L1, l2 మరియు l3 కాష్ అంటే ఏమిటి మరియు ఇది ఎలా పని చేస్తుంది?

కాష్ L1, L2 మరియు L3 గురించి మీరు ఎప్పుడైనా విన్నారా? ఖచ్చితంగా అవును, కానీ ఈ కాష్ స్థాయిలు నిజంగా అర్థం ఏమిటో మీకు తెలియకపోతే, ఈ వ్యాసంలో మేము ప్రతిదాన్ని మా సామర్థ్యం మేరకు వివరించడానికి ప్రయత్నిస్తాము. ఇప్పటి నుండి మీరు ప్రాసెసర్ యొక్క మెమరీ లక్షణాలను బాగా అర్థం చేసుకుంటారు.

కంప్యూటర్ యొక్క అతి ముఖ్యమైన భాగాలలో ఒకటి దాని మెమరీ అని మీకు ఇప్పటికే తెలుస్తుంది, మేము ర్యామ్ మెమరీ గురించి మాట్లాడుతాము, అన్ని ప్రోగ్రామ్‌లు మరియు ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ లోడ్ చేయబడిన చోట అవి ప్రాసెసర్ చేత ఉపయోగించబడతాయి లేదా డిస్క్‌ను యాక్సెస్ చేయవలసి ఉంటుంది హార్డ్.

RAM హార్డ్ డ్రైవ్ కంటే చాలా వేగంగా ఉంటుంది, ముఖ్యంగా మెకానికల్ డ్రైవ్‌ల కంటే. కానీ మన కంప్యూటర్‌లో ఇంకా వేగంగా మెమరీ ఉంది, ప్రత్యేకంగా మా ప్రాసెసర్‌లోనే ఉంది, మరియు ఇది కాష్ మెమరీ, ఈ రోజు మనం చూస్తాము.

విషయ సూచిక

CPU యొక్క కాష్ మెమరీ ఏమిటి

మనం తెలుసుకోవలసిన మొదటి విషయం ఏమిటంటే సాధారణంగా కాష్ అంటే ఏమిటి. మేము ఇప్పటికే చెప్పినట్లుగా, ఒక పిసిలో అనేక రకాల మెమరీ ఉన్నాయి మరియు ఖచ్చితంగా కాష్ మెమరీ అన్నిటికంటే వేగంగా ఉంటుంది.

నిల్వ స్థాయిలు

ప్రారంభించడానికి, మొదటి దశలో మనకు ప్రాధమిక నిల్వ ఉంటుంది, అవి నిస్సందేహంగా హార్డ్ డ్రైవ్‌లు. వాటిలో మొత్తం సమాచారం శాశ్వతంగా నిల్వ చేయబడుతుంది, దాని నుండి ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ ఫంక్షనల్ పిసిని చేస్తుంది. ఇది హెచ్‌డిడి (మెకానికల్ హార్డ్ డ్రైవ్) లో సుమారు 150MB / s నుండి మార్కెట్‌లోని వేగవంతమైన SSD లలో 3, 500MB / s వరకు నెమ్మదిగా ఉన్న మెమరీ.

రెండవది, మనకు యాదృచ్ఛిక యాక్సెస్ మెమరీ లేదా RAM ఉంటుంది. ఇది ఒక చిన్న సాలిడ్ స్టేట్ మెమరీ, ఇది డేటాను శాశ్వతంగా నిల్వ చేయగల సామర్థ్యం కలిగి ఉండదు మరియు హార్డ్ డిస్క్ మరియు ప్రాసెసర్ మధ్య గేట్‌వేగా పనిచేస్తుంది. ఇది DDR4 లో 30, 000 MB / s కంటే ఎక్కువ వేగాన్ని అందిస్తుంది. మెమరీని DRAM (డైనమిక్ ర్యామ్) అని కూడా పిలుస్తారు ఎందుకంటే సమాచారాన్ని కోల్పోకుండా ఉండటానికి ఇది నిరంతరం నవీకరించబడాలి.

మూడవ స్థాయి, వేగవంతమైనది

చివరకు మేము ఎగువన ఉన్న ఒకదానికి వస్తాము, కాష్. ఇది చాలా చిన్న మెమరీ, ఇది దాని స్వంత మైక్రోప్రాసెసర్ లోపల మరియు SRAM (స్టాటిక్ ర్యామ్) రకానికి చెందినది. ఇది సాధారణ RAM కంటే తయారీకి చాలా ఖరీదైనది మరియు నిరంతరం నవీకరించబడకుండా డేటాను కలిగి ఉంటుంది.

CPU లోపల వ్యవస్థాపించబడిన వాస్తవం ప్రాసెసింగ్ కోర్లకు దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు అందుకే ఇది చాలా వేగంగా ఉండాలి. వాస్తవానికి, ఇది 200 GB / s కంటే ఎక్కువ వేగం మరియు 10 లేదా 11 ns (నానోసెకన్లు) యొక్క లాటెన్సీలను చేరుకుంటుంది. CPU చేత ప్రాసెస్ చేయబోయే సూచనలను నిల్వ చేయడానికి కాష్ మెమరీ బాధ్యత వహిస్తుంది, తద్వారా వాటిని వీలైనంత త్వరగా యాక్సెస్ చేయవచ్చు.

ప్రతిగా, కాష్ మెమరీ అనేక స్థాయిలుగా విభజించబడింది, ప్రతి ఒక్కటి వేగంగా, చిన్నదిగా మరియు ప్రాసెసర్‌కు దగ్గరగా ఉంటుంది. ప్రాసెసర్లు ప్రస్తుతం మొత్తం మూడు స్థాయిల కాష్ మెమరీని కలిగి ఉన్నాయి. మేము దీనిలోకి ప్రవేశించే ముందు, కాష్ ఎలా పనిచేస్తుందో శీఘ్రంగా చూద్దాం.

కాషింగ్ ఎలా పనిచేస్తుంది

మీకు తెలియకపోవచ్చు, కానీ ఆచరణాత్మకంగా కంప్యూటర్ యొక్క అన్ని పెరిఫెరల్స్ మరియు ఎలిమెంట్స్ వాటి స్వంత కాష్ మెమరీని కలిగి ఉంటాయి, ఉదాహరణకు, హార్డ్ డ్రైవ్‌లు, ప్రింటర్ మరియు గ్రాఫిక్స్ కార్డుల యొక్క GPU లు. మరియు CPU యొక్క పనితీరుతో సహా వాటన్నిటి పనితీరు ఒకే విధంగా ఉంటుంది.

మనకు తెలిసినట్లుగా, కంప్యూటర్ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ మరియు దాని ప్రోగ్రామ్‌లకు "స్మార్ట్" కృతజ్ఞతలు. ఈ ప్రోగ్రామ్‌లు ప్రతి ఒక్కటి ప్రోగ్రామింగ్ భాష నుండి సృష్టించబడతాయి, ఇవి CPU లో క్రమబద్ధమైన పద్ధతిలో అమలు చేయవలసిన సూచనల సమితి. మేము క్రమబద్ధమైన పద్ధతిలో చెబుతున్నాము ఎందుకంటే ఈ సమయంలోనే వివిధ స్థాయిల నిల్వలను స్థాపించడం అర్ధమే.

డేటా హార్డ్ డ్రైవ్‌లలో స్థిర మార్గంలో నిల్వ చేయబడుతుంది, కానీ అవి చాలా నెమ్మదిగా మరియు CPU నుండి "ఇప్పటివరకు" ఉన్నందున, అవి మెమరీ RAM లో ముందు లోడ్ చేయబడతాయి, చాలా వేగంగా నిల్వ చేయబడతాయి మరియు ఉన్న ప్రోగ్రామ్‌లకు మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి ఆపరేషన్లో.

మెమరీ కంట్రోలర్ అమలులోకి వస్తుంది

కానీ ఇది ఇప్పటికీ సరిపోదు, ఎందుకంటే నేటి CPU లు చాలా వేగంగా మరియు ప్రతి కోర్లో ప్రతి సెకనుకు మిలియన్ల ఆపరేషన్లను అమలు చేయగలవు, కాష్ ప్రవేశిస్తుంది. CPU లోపల మెమరీ కంట్రోలర్ ఉంది, ఇది ప్రాథమికంగా గతంలో ఉత్తర వంతెన లేదా ఉత్తర వంతెన అని పిలువబడింది మరియు ఇది మదర్‌బోర్డులో వ్యవస్థాపించబడిన చిప్. సరే, ఈ మెమరీ కంట్రోలర్ ఇప్పుడు CPU లోపల ఉంది మరియు RAM మెమరీ నుండి అమలు చేయబోయే సూచనలను తీసుకునే బాధ్యత ఉంది మరియు ప్రాసెసింగ్ చక్రం యొక్క ఫలితాలను తిరిగి ఇస్తుంది.

ర్యామ్ మెమొరీతో CPU ను కమ్యూనికేట్ చేయడానికి రెండు రకాల బస్సులు కూడా ఉన్నాయి, వాటిని డేటా బస్ మరియు అడ్రస్ బస్ అంటారు:

• డేటా బస్: అవి ప్రాథమికంగా డేటా మరియు సూచనలు ప్రసరించే ట్రాక్‌లు. ర్యామ్, కాష్ మరియు కోర్లను ఒకదానితో ఒకటి కమ్యూనికేట్ చేసే డేటా బస్ ఉంటుంది. చిరునామా బస్సు: ఇది స్వతంత్ర ఛానెల్, ఇక్కడ డేటా ఉన్న మెమరీ చిరునామాను CPU అభ్యర్థిస్తుంది . సూచనలు మెమరీ కణాలలో నిల్వ చేయబడతాయి, అవి చిరునామాను కలిగి ఉంటాయి మరియు ప్రశ్నార్థకమైన డేటాను గుర్తించడానికి RAM, కాష్ మరియు CPU రెండూ తప్పక తెలుసుకోవాలి.

ఎల్ 1, ఎల్ 2 మరియు ఎల్ 3 కాష్

ఇప్పటికి, PC లో నిల్వ ఎలా పనిచేస్తుందో మరియు కాషింగ్ ఎలా పనిచేస్తుందో మేము ఇప్పటికే అర్థం చేసుకున్నాము. CPU లోపల కాష్ మెమరీ L1, L2 మరియు L3 ఉందని మనం తెలుసుకోవాలి , అంత చిన్నది చాలా సరైనది అని నమ్మశక్యంగా అనిపిస్తుంది? ఈ మూడు స్థాయిల కాష్ మెమరీ వేగం యొక్క క్రమానుగత శ్రేణిని మరియు సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఎల్ 1 కాష్ మెమరీ

L1 కాష్ వేగవంతమైన కాన్ఫిగరేషన్, ఇది కోర్లకు దగ్గరగా ఉంటుంది. ఇది వెంటనే CPU చేత ఉపయోగించబడే డేటాను నిల్వ చేస్తుంది మరియు అందుకే వేగం 1150 GB / s చుట్టూ ఉంటుంది మరియు జాప్యం 0.9 ns మాత్రమే .

ఈ కాష్ మెమరీ పరిమాణం మొత్తం 256 KB గా ఉంటుంది, అయినప్పటికీ CPU శక్తిని బట్టి (మరియు ఖర్చు) ఇది తక్కువ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ఉంటుంది, వాస్తవానికి, ఇంటెల్ కోర్ i9-7980 XE వంటి వర్క్‌స్టేషన్ ప్రాసెసర్‌లు కొన్ని ఉన్నాయి మొత్తం 1152 కేబీ.

ఈ ఎల్ 1 కాష్ రెండు రకాలుగా విభజించబడింది , ఎల్ 1 డేటా కాష్ మరియు ఎల్ 1 ఇన్స్ట్రక్షన్ కాష్, మొదటిది ప్రాసెస్ చేయవలసిన డేటాను నిల్వ చేసే బాధ్యత మరియు రెండవది చేయవలసిన ఆపరేషన్ గురించి సమాచారాన్ని నిల్వ చేస్తుంది (అదనంగా, వ్యవకలనం, గుణకారం, etc).

అదనంగా, ప్రతి కోర్ దాని స్వంత L1 కాష్లను కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి మనకు 6-కోర్ ప్రాసెసర్ ఉంటే, మనకు 6 L1 కాష్లు L1 D మరియు L1 I గా విభజించబడతాయి . ఇంటెల్ ప్రాసెసర్లలో ప్రతి ఒక్కటి 32 KB, మరియు లో AMD ప్రాసెసర్లు L1 I లో 32 KB లేదా 64 KB కూడా. వాస్తవానికి అవి ఎప్పటిలాగే నాణ్యత మరియు శక్తి ప్రకారం మారుతూ ఉంటాయి.

ఎల్ 2 కాష్ మెమరీ

మేము కనుగొనే తదుపరిది L2 లేదా స్థాయి 2 కాష్. ఇది కొంచెం నిల్వ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది, అయితే ఇది కొద్దిగా నెమ్మదిగా ఉంటుంది, సుమారు 470 GB / s మరియు 2.8 ns జాప్యం. నిల్వ పరిమాణం సాధారణంగా 256 KB మరియు 18 MB మధ్య మారుతూ ఉంటుంది. మేము నిర్వహించే వేగాలకు అవి గణనీయమైన సామర్థ్యాలు అని మేము ఇప్పటికే చూశాము.

సూచనలు మరియు డేటా అందులో నిల్వ చేయబడతాయి మరియు త్వరలో CPU చే ఉపయోగించబడుతుంది మరియు ఈ సందర్భంలో అది సూచనలు మరియు డేటాగా విభజించబడదు. కానీ ప్రతి కోర్ కోసం మనకు ఎల్ 2 కాష్ ఉంది, కనీసం ఇది చాలా సంబంధిత ప్రాసెసర్ల విషయంలో ఉంటుంది. ప్రతి కోర్ కోసం, సాధారణంగా 256, 512 లేదా 1024 KB వరకు ఉంటాయి.

ఎల్ 3 కాష్ మెమరీ

చివరగా మేము L3 కాష్ను కనుగొంటాము, దీనికి ప్రాసెసర్ చిప్‌లో ప్రత్యేక స్థలం ఉంది. ఇది అతిపెద్ద మరియు నెమ్మదిగా ఉంటుంది, మేము 200 GB / s కంటే ఎక్కువ మరియు 11 ns జాప్యం గురించి మాట్లాడుతున్నాము.

ప్రస్తుతం విలువైన ప్రాసెసర్‌లో కనీసం 4 ఎమ్‌బి ఎల్ 3 కాష్ ఉండబోతోంది మరియు 64 ఎమ్‌బి వరకు డ్రైవ్‌లు చూడవచ్చు. L3 సాధారణంగా ప్రతి కోర్కి 2MB వరకు విస్తరించి ఉంటుంది, కాని ఇది ప్రతి కోర్ లోపల లేదని చెప్పండి, కాబట్టి వారితో కమ్యూనికేట్ చేయడానికి డేటా బస్సు ఉంది. CPU యొక్క పరపతి మరియు వేగం ఎక్కువగా ఈ బస్సు మరియు RAM మెమరీపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఇంటెల్ AMD నుండి దాని శక్తిని పొందుతుంది.

నా ప్రాసెసర్ యొక్క కాష్ L1, L2 మరియు L3 ఎలా తెలుసుకోవాలి

సరే, ఈ సమాచారాన్ని తెలుసుకోవటానికి వేగవంతమైన మార్గాలలో ఒకటి CPU-Z సాధనాన్ని డౌన్‌లోడ్ చేయడం, ఇది పూర్తిగా ఉచితం మరియు మీ CPU గురించి పూర్తి సమాచారాన్ని మీకు అందిస్తుంది. మూడు స్థాయిలు మరియు ప్రతి నిల్వ మొత్తం కూడా. మీరు దాని అధికారిక వెబ్‌సైట్ నుండి డౌన్‌లోడ్ చేసుకోవచ్చు.

మీరు మేక్ మరియు మోడల్‌ను బ్రౌజర్‌లో ఉంచవచ్చు మరియు తయారీదారు పేజీకి వెళ్ళవచ్చు, అయినప్పటికీ అవి సాధారణంగా L3 కాష్ గురించి సమాచారాన్ని మాత్రమే అందిస్తాయి. వాస్తవానికి, ప్రాసెసర్ల యొక్క మా సమీక్షలో మేము ప్రతి CPU యొక్క కాష్ గురించి పూర్తి సమాచారాన్ని ఇస్తాము మరియు మేము దాని పనితీరును బెంచ్ మార్క్ చేస్తాము.

జాప్యం, బస్సు వెడల్పు మరియు కాష్ లేకపోవడం

అన్ని మెమరీ స్థాయిల ద్వారా డేటా హార్డ్ డ్రైవ్ నుండి ప్రాసెసింగ్ కోర్ వరకు ప్రవహిస్తుందని మేము అర్థం చేసుకున్నాము. ప్రాసెసర్ మొదట ప్రాసెస్ చేయడానికి తదుపరి సూచనల కోసం చూస్తున్న చోట, కాష్ మెమరీలో ఉంది, నాణ్యమైన వ్యవస్థ వాటికి ప్రాప్యత సమయాన్ని తగ్గించడానికి దాని ప్రాముఖ్యత ఆధారంగా డేటాను సరిగ్గా ఎలా గుర్తించాలో తెలుసుకోవాలి, దీనిని జాప్యం అని పిలుస్తారు.

జ్ఞాపకశక్తి నుండి డేటాను ప్రాప్యత చేయడానికి సమయం పడుతుంది. దూరంగా మరియు నెమ్మదిగా, అధిక జాప్యం మరియు ఎక్కువ కాలం CPU దాని తదుపరి సూచనల కోసం వేచి ఉండాలి. కాష్ మెమరీలో ఒక ఇన్స్ట్రక్షన్ లేనప్పుడు, ప్రాసెసర్ దాని కోసం నేరుగా ర్యామ్ మెమరీలో వెతకాలి, దీనిని కాష్ లేకపోవడం లేదా మిస్ కాష్ అని పిలుస్తారు, ఇది నెమ్మదిగా పిసి అనుభవించినప్పుడు.

బస్ వెడల్పు కూడా వేగానికి చాలా ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉంది, ఎందుకంటే ఇది మెమరీ నుండి CPU కి పెద్ద డేటాను బదిలీ చేయగల సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది. CPU మరియు RAM రెండూ 64 బిట్స్, కానీ డ్యూయల్ ఛానల్ ఫంక్షన్ ఈ సామర్థ్యాన్ని 128 బిట్లకు రెట్టింపు చేయగలదు, తద్వారా ఈ మూలకాల మధ్య బదిలీ ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది.

ఎల్ 1, ఎల్ 2 మరియు ఎల్ 3 కాష్ మెమరీ గురించి తీర్మానం

మేము ఎల్లప్పుడూ కోర్ల సంఖ్య మరియు ప్రాసెసర్ యొక్క వేగాన్ని చాలా చూస్తాము, ఇది దాని మొత్తం వేగాన్ని ఎక్కువగా నిర్ణయిస్తుందని స్పష్టమవుతుంది. కానీ కొన్నిసార్లు సాధారణంగా పరిగణనలోకి తీసుకోని ఒక మూలకం కాష్ మెమరీ, మరియు శక్తివంతమైన ప్రాసెసర్‌ను కలిగి ఉన్నప్పుడు ఇది అవసరం.

ఉదాహరణకు 4 లేదా 16 MB L3 కాష్‌తో 6-కోర్ CPU కలిగి ఉండటం, దాని పనితీరును కొలిచేటప్పుడు చాలా ముఖ్యమైనది, ప్రత్యేకించి మనకు బహుళ ఓపెన్ ప్రోగ్రామ్‌లు ఉన్నప్పుడు. కాబట్టి, ఇప్పటి నుండి, మీరు ప్రాసెసర్ కొనాలని నిర్ణయించుకున్నప్పుడు ఈ విభాగాన్ని బాగా చూడండి, ఎందుకంటే ప్రతిదీ ఫ్రీక్వెన్సీపై ఆధారపడి ఉండదు.

ఈ అంశంపై మాకు మరింత ఆసక్తికరమైన ట్యుటోరియల్స్ ఉన్నాయి, కాబట్టి ఇక్కడ మేము వాటిని వదిలివేస్తాము:

మేము మా నవీకరించిన హార్డ్‌వేర్ మార్గదర్శకాలను కూడా సిఫార్సు చేస్తున్నాము:

ప్రాసెసర్లు మరియు కాష్ మెమరీ గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి ఈ సమాచారం మీకు ఉపయోగపడిందని మేము ఆశిస్తున్నాము. మీకు ప్రశ్నలు ఉంటే మీరు వ్యాఖ్య పెట్టెలో మమ్మల్ని అడగవచ్చు. తదుపరి ట్యుటోరియల్‌లో కలుద్దాం!