Gt erklärt: Was ist ein CPU-Cache, was macht er?

Wir haben hier auf bereits ein wenig über den Browser-Cache gesprochen, daher müssen die meisten von Ihnen bereits damit vertraut sein. Aber es gibt eine andere Art von Cache, die vielleicht nicht jeder von Ihnen kennt. Und das ist derjenige, der mit der CPU verbunden ist. Wenn Sie Ihren PC selbst gebaut haben, ist eine der Spezifikationen, die immer für eine CPU angegeben wurden, der Cache.

Aber warum braucht es das? Was macht es eigentlich?

Ein kleiner Hintergrund

Für diejenigen unter Ihnen, die die Entwicklung des Personal Computing von Anfang an miterlebt haben, werden die technischen Daten früherer Computer in Erinnerung bleiben. Speicherchips befanden sich früher in KB, ebenso die Prozessorgeschwindigkeit. Mit der Zeit bewegten wir uns im MHz-Bereich, wobei die Speicherchips mit 4 MHz und die CPU mit 2 MHz betrieben wurden.

Wenn also die CPU eine Anfrage an ein solches System stellen würde, würde der Speicher ohne Verzögerung schnell zurücksprechen. Ihre angepassten Taktraten trugen dazu bei, dass der Prozessor schnell lief. Wenn Sie jedoch ein oder zwei Jahrzehnte vorspulen, erhalten Sie CPUs, die mit GHz-Geschwindigkeit arbeiten können. Leider konnten Speicherchips nicht mithalten.

Großes Problem: Eine Lösung

Die schnell ansteigenden CPU-Geschwindigkeiten führten dazu, dass die CPU tatsächlich warten musste, bis der Speicherchip die schnelle Abfolge der gesendeten Anforderungen verstanden hatte. Das war ein Problem. Sie können technisch einen Speicher mit der gleichen Geschwindigkeit wie die CPU aufbauen, benötigen jedoch mehr Speicherplatz auf dem Silicon, um die einzelnen Informationen zu speichern. Dies würde viel mehr kosten als die DIMMs, die wir heute verwenden.

Die Problemumgehung? Teilen Sie den Speicher in zwei Teile auf. Der Hauptspeicher, den wir aus dem dynamischen RAM aufbauen, sowie ein zweiter Speichertyp, den wir in die CPU einbauen. Es ist viel kleiner, aber auch viel schneller als ein DRAM. Und das bezeichnen wir als Cache.

Was tut es?

Cache mag ein altmodisches englisches Wort sein, aber genau das macht der CPU-Cache - er speichert Dinge. Stellen Sie es sich wie eine Schatztruhe eines Piraten vor. Ok, vielleicht auch nicht. Da wir alle Geeks sind und ich bereits in einem Webbrowser über den Cache gesprochen habe, ist die Funktionalität dieses Caches auch dieselbe.

Anstatt dass ein Computer Tausende von Kilometern entfernt eine Anfrage an einen Webserver sendet und die Bilder und Inhalte jedes Mal herunterlädt, behält der Cache das meiste davon für jeden Browser im Speicher. Dies spart Zeit und Webseiten werden dank des Cache in den Browsern viel schneller geöffnet.

Eine CPU hat das gleiche Problem, sie kann viel schneller mit ihrem eigenen Speicher kommunizieren als mit dem Hauptspeicher. Jedes Mal, wenn die CPU Daten anfordert, speichert sie eine Kopie in ihrem lokalen Speicher. Auf diese Weise kann es in naher Zukunft bei Bedarf viel schneller abgerufen werden.

Tricks hinzugefügt

Aber das ist nicht alles. Durch den lokalen Speicher in einer CPU können Daten nicht nur byteweise gespeichert und gelesen werden, sondern auch in der nächsten Zeile. Wenn die CPU jeweils einen Befehl ausführt, besteht eine gute Chance, dass darauf eine bekannte Anzahl von Befehlen folgt, die der Hauptaktion folgen.

Anstatt also immer nur ein Wort aus dem Speicher abzurufen, kann die CPU auf die nächsten 128 Bytes zugreifen und liest auf einmal die sogenannte Cache-Zeile - eine einzelne Zeile von 128 aus der CPU. Die Idee ist immer, die Zeit zu verkürzen und den gesamten Prozess viel schneller zu machen.

PC kaufen? Hier erfahren Sie, wie Sie CPU-, RAM- und andere Spezifikationen vergleichen können, bevor Sie den Kauf abschließen.

Größer ist immer besser?

Nun, nicht immer, aber im Falle eines Speichercaches ist dies sicherlich der Fall. Teilen Sie uns Ihre Zweifel in unserem Forum mit, falls Sie noch welche haben.