Introduzione
I processori di computer richiedono costantemente informazioni dalla memoria del computer a una velocità molto elevata, ma la memoria principale, generalmente chiamata memoria ad accesso casuale (RAM), non è in grado di rispondere a queste richieste alla stessa velocità. Per questo motivo, il processore deve attendere che la memoria principale restituisca le informazioni richieste, il che costringe il processore a funzionare a una velocità inferiore alla sua capacità massima. Una cache di memoria è una piccola quantità di memoria utilizzata dal processore del computer per archiviare informazioni che possono essere recuperate molto rapidamente, riducendo la necessità per il processore di attendere risposte dalla memoria principale.
Design of Cache Memory
La maggior parte dei processori oggi utilizza più livelli di memorizzazione nella cache della memoria, con alcuni dei livelli più veloci di cache di memoria integrati nel processore stesso e alcuni dei livelli di cache più lenti che risiedono sulla scheda madre. Ogni livello di cache di memoria aumenta di dimensioni man mano che si allontana dal processore. La struttura della cache di memoria ha un indice, un puntatore all'indice nella memoria principale, i dati memorizzati nella memoria principale e un flag che indica se i dati sono ancora validi.
Funzionamento della memoria cache
Poiché la memoria cache è un sottoinsieme più veloce della maggiore quantità di memoria principale in un computer, il processore la controlla prima quando cerca informazioni. Se la cache contiene le informazioni richieste dal processore e le informazioni sono valide, il processore utilizzerà i risultati della cache, che vengono restituiti al processore molto rapidamente, migliorando il funzionamento del computer. Se le informazioni non si trovano nella cache o le informazioni nella cache sono contrassegnate come non valide, si è verificato un errore nella cache e il processore deve accedere alla memoria principale per raccogliere le informazioni. Tali informazioni vengono quindi scritte nella cache per uso futuro. Se sono presenti più livelli di memorizzazione nella cache della memoria, ciascun livello della cache funziona in modo simile. La richiesta di dati viene passata al livello più basso e, se non contiene la risposta, la richiesta viene passata al livello successivo e così via fino a quando i dati non vengono trovati o la richiesta non viene passata alla memoria principale.
Riepilogo
La chiave per migliorare la velocità di elaborazione del computer è consentire alle informazioni di fluire attraverso il processore il più velocemente possibile e una cache di memoria lavora verso tale obiettivo riducendo il tempo che il processore impiega in attesa di informazioni. La memoria cache è un componente critico di tutti i computer progettati oggi, poiché migliora le prestazioni del processore e una certa quantità di cache di memoria è solitamente integrata nel processore stesso. Anche il design della cache di memoria è importante, poiché influisce sulla capacità del processore di funzionare alla massima capacità riducendo al minimo i mancati cache.
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