Koliko je važna predmemorija procesora?

U ranim danima računarstva sve je teklo prilično sporije od onoga što danas vidimo. To nije bilo samo zato što su središnje procesorske jedinice računala - CPU - bile spore, već i zato što su se performanse uvelike oslanjale na ograničenu memoriju.

Kako su mikroprocesori ubrzavali, memorija je i dalje ostala spora, zbog čega je postalo potrebno stvoriti nešto što se naziva "predmemorija" kako bi se taj jaz smanjio. Bez predmemorije vaš bi sustav funkcionirao puno sporije.

CPU predmemorija i Memorija

Možda mislite da je ono što radite na računalu nepredvidljivo, ali istina je da vas vaša oprema poznaje bolje nego što mislite. CPU bilježi često korištene informacije iz glavne memorije u predmemoriju, kojima možete onda pristupiti, a da se ne morate vraćati do glavne memorije računala svaki put kada izvršite zadatak.

Učitavanje predmemorije znači da je vaš sustav mogao uspješno dohvatiti potrebne podatke iz ove pohrane. Međutim, povremeno će vaš sustav doživjeti promašaj predmemorije , što znači da nije mogao dohvatiti podatke iz predmemorije, već je morao otići negdje drugdje da ih dobije. Srećom, postoje različite vrste predmemorije, što znači da vaš sustav ne mora raditi prekovremeno, jednostavno zato što informacije nije bilo moguće odmah dohvatiti.

Lokalitet reference

Koncept predmemorije procesora spada u općenitiji proces informatike koji se naziva lokalitet reference. Lokalizacija reference odnosi se na sposobnost softvera da referencira podskup memorijskih mjesta za određeno vremensko razdoblje. Općenito su ta mjesta blizu jedna drugoj. To se radi putem uputa napisanih kao petlje i pozivi potprograma.

Postoje dva načina na koji se podaci premještaju iz glavne memorije u predmemoriju računala. S vremenskom lokalizacijom , računalo zna da će se informacije uskoro upotrijebiti, pa se pohranjuju u predmemoriju kako bi se olakšalo njihovo dohvaćanje. Drugi je način s__patial locality , koji se odnosi na situaciju u kojoj se dohvaćaju informacije, ali uskoro će biti potrebni i podaci u blizini toga.

Različite razine predmemorije

Današnja računala imaju različite razine predmemorije, zbog čega je važno označiti razliku između predmemorije L1, L2 i L3 . Rani CPU koristili su samo jednu razinu predmemorije, ali kako se tehnologija razvijala, postalo je neophodno razdvojiti ta područja za dohvaćanje memorije kako bi sustavi mogli ići u korak. Tri razine su:

  • L1 predmemorija - ovo je primarna predmemorija. Brz je, ali je i malen, tako da je ograničen na ono što može pohraniti. Tipično je ugrađen u procesorski čip.
  • L2 predmemorija - Također poznata i kao sekundarna predmemorija, L2 predmemorija može se ugraditi u procesorski čip ili u zasebni čip pomoću brze sabirnice koja ga povezuje s CPU-om.
  • L3 predmemorija - Ova predmemorija procesora je specijalizirana memorija koja može poslužiti kao sigurnosna kopija za vaše L1 i L2 predmemorije. Možda nije tako brzo, ali poboljšava performanse vaših L1 i L2.

Utvrđivanje performansi predmemorije

Pogoci i promašaji predmemorije zapravo mogu IT stručnjacima prilično reći o performansama računala. Praćenjem predmemorije u mikroprocesoru možete pogledati omjer učitavanja da biste vidjeli gdje izvedba može zaostajati. To se radi pomoću sljedeće formule: omjer pogodaka = pogodak / (pogodak + promašaj) = broj pogodaka / ukupan pristup.

Ako je omjer učitavanja isključen, postoji nekoliko stvari koje možete učiniti za poboljšanje performansi predmemorije računala. Možete koristiti veću veličinu bloka predmemorije , veću asocijativnost, smanjiti stopu promašaja ili promašaja računala ili smanjiti vrijeme za udaranje u predmemoriju.

Povećavanje predmemorije

Ako ste primijetili da vaše računalo sporo radi, možda ćete htjeti povećati predmemoriju. To se postiže nadogradnjom vašeg CPU-a i predmemorijskih čipova. Naravno, najlakši način da to učinite je samo kupiti novo računalo - ali ako ono drugačije funkcionira savršeno, možda bi bilo vrijedno djelomične nadogradnje.

Obično je jedini način za poboljšanje predmemorije pamćenje računala; otkrit ćete da većina matičnih ploča neće podržati nadogradnju vašeg procesora. Međutim, ako imate stariju matičnu ploču, možda ima utore koji omogućuju jednostavno umetanje u predmemoriju L2 ili L3 većeg kapaciteta.

Ostale predmemorije

Način mapiranja predmemorije u mikroprocesoru također se razvijao tijekom godina. U početku su se računala koristila upisnom arhitekturom , što je značilo da se podaci, kad ulaze u predmemoriju, automatski ažuriraju u RAM-u računala. Međutim, to je usporavalo stvari iako je smanjivalo rizik od gubitka podataka.

Današnja računala izgrađena su tako da se RAM ne ažurira odmah kada se podaci zapisuju u predmemoriju. Ti se podaci pohranjuju u predmemoriju procesora, a zatim kasnije šalju u RAM u zakazanim intervalima. Ako su podaci stari ili nedostaju, RAM može preuzeti ta ažuriranja iz predmemorije kako bi umanjio rizike, no u suprotnom ostaje u predmemoriji kako bi računalo održavalo najveću radnu brzinu.

Mapiranje predmemorije

Uz hijerarhiju L1, L2 i L3, CPU predmemorija također koristi konfiguracije za upravljanje načinom pisanja podataka. Postoje tri različite vrste konfiguracija:

  • Izravno mapirana predmemorija - s ovom se konfiguracijom svaki blok preslikava na jedno mjesto unaprijed određeno.
  • Potpuno asocijativno mapiranje predmemorije - Ova je konfiguracija poput izravno mapirane predmemorije u strukturi, ali blok se može preslikati na bilo koje mjesto, a ne na određeno mjesto predmemorije.
  • Postavi asocijativno mapiranje predmemorije - ovo pada između dvije krajnosti izravno mapiranog i potpuno asocijativnog mapiranja predmemorije. Iako je mapiranje unaprijed određeno, svaki se blok preslikava u podskup različitih mjesta predmemorije, umjesto da ima samo jedan označeni.

Isključivanje i memorija

Ako znate nešto o memoriji s slučajnim pristupom ili RAM-u, znate da ona privremeno pohranjuje podatke. Što više RAM-a ima vaše računalo, to manje posla mora izvršiti CPU za izvršavanje zadataka, što sprečava neželjena usporavanja. Na računalu postoje dvije glavne vrste RAM-a: dinamički RAM (DRAM) i statički RAM (SRAM).

Vjerojatno je da vaš sustav radi na DRAM-u, što je najčešći tip jer je SRAM skuplji. Svaka memorijska ćelija u DRAM-u ima sklop s tranzistorom i kondenzatorom, s tim da kondenzator pohranjuje svaki bit podataka. Da bi zadržao podatke, DRAM se mora osvježiti svakih nekoliko milisekundi, jer podaci imaju tendenciju curenja iz kondenzatora.

Predmemorija u odnosu na glavnu memoriju

Poput DRAM-a, CPU predmemorija gubi memoriju kada isključite računalo. Ponovno ga uključite i vaša će predmemorija početi prikupljati podatke od nule.

Ipak, postoje neke razlike između DRAM-a i CPU predmemorije:

  • DRAM ćete pronaći na matičnoj ploči, a CPU će do njega doći autobusnom vezom.
  • Predmemorija je obično dvostruko veća od brzine DRAM-a.
  • Za razliku od DRAM-a, koji se mora često osvježavati, predmemorija se ne treba osvježavati .

Predmemorija u odnosu na virtualnu memoriju

Kad čujete za nešto što se naziva "virtualna memorija", možete ga zamijeniti s predmemorijom. Virtualna memorija nešto je što operativni sustav generira kako bi spriječio gubitak podataka zbog nedostatka fizičke memorije u određenom trenutku. To se razlikuje od predmemorije po tome što operativni sustav neaktivne podatke premješta iz RAM-a sustava u memoriju diska.

Virtualna memorija omogućuje računalu da zasebno pokreće više programa bez rizika od gubitka podataka. Operativni sustav ne samo da premješta podatke u pohranu, već također povezuje aktivnu memoriju s neaktivnom memorijom na tim diskovima kako bi sve ostalo učinkovito. Vi, krajnji korisnik, nikada niste svjesni da se bilo što od ovoga događa.

Ubrzavanje postojećeg računala

Ako smatrate da je vaše računalo tromo, postoje neke stvari koje možete učiniti bez kupnje novog računala ili kopanja predaleko u unutarnjem radu onog koji imate. Ako nailazite na usporavanje, jednostavno vam može nedostajati RAM-a za rješavanje različitih zadataka koje pokušavate natjerati da vaše računalo izvrši.

Kad isključite računalo, predmemorija i RAM memorije procesora se potpuno iscrpljuju. Ponovnim pokretanjem računala možete trenutno popraviti sve probleme povezane s memorijom. Ako ste jedan od mnogih ljudi koji se rijetko ponovno pokreću, vaši se stalni problemi s performansama mogu riješiti jednostavnim postavljanjem vremena svakog dana za ponovno pokretanje računala.

Korištenje memorije možete provjeriti u Windows Task Manageru ili Mac Activity Monitoru. Dobivanje ideje o tome što se događa iza kulisa može biti sjajan način da odlučite što trebate učiniti da biste poboljšali izvedbu. Moglo bi se jednostavno raditi o određenoj aplikaciji koja radi u pozadini i troši previše memorije. Brisanjem ili postavljanjem aplikacije koja se neće otvarati pri pokretanju može se riješiti taj problem u samo nekoliko koraka.

Kupnja novog računala

Ako kupujete novo računalo, možete si pružiti najveću moguću prednost tražeći uređaj s puno RAM-a. Što više RAM-a ima vaš sustav, to više programa možete pokrenuti odjednom bez utjecaja na performanse. To je osobito istinito ako sudjelujete u aktivnostima koje zahtijevaju memoriju, poput streaminga videa i igara.

Vaš CPU također će jako utjecati na to koliko dobro vaše računalo radi. Intel ili AMD procesor je najbolji način da ide. Stručnjaci preporučuju Intel Core 9th Generation Core procesor ako planirate igranje, a AMD Ryzen 2000 dobro radi ako planirate uređivati ​​video zapise. Ako samo izvršavate standardne zadatke, bilo koji od njih vjerojatno će dobro poboljšati predmemoriju u vašem mikroprocesoru.

Instaliranje više RAM-a

Ako samo želite poboljšati performanse, više RAM-a jedan je od najjednostavnijih načina da računalo dobijete "pick-up". Prvo ćete morati provjeriti podržava li vaša matična ploča brzinu i veličinu RAM-a koji ćete koristiti, kao i vrstu RAM-a. Vjerojatno ćete se sigurno držati RAM-a koji je DDR4 i kreće se od 2.133 MHz do 4.700 MHz . Starija računala često idu samo do DDR3, pa ćete možda morati ulagati u starije module ako želite ostati uz svoju trenutnu matičnu ploču.

Evo koraka za instaliranje više RAM-a:

  • Isključite sustav i uklonite kabel za napajanje. Isključite sve ostale kabele sa stražnje strane računala.
  • Uklonite bočnu ploču kako biste lakše došli do utora za RAM u računalu.
  • Izbacite RAM koji ste trenutno instalirali.
  • Instalirajte novi RAM postavljanjem rubova utorima za matičnu ploču i snažnim pritiskom. To bi trebalo ići prilično lako. Ako ne, moglo bi biti da ih trebate okrenuti na drugu stranu.
  • Miješajte RAM memorijske pločice nakon što ih pričvrstite na svoje mjesto kako biste bili sigurni da su potpuno ušli.
  • Vratite bočnu ploču i ponovo umetnite sve kabele, uključujući kabel za napajanje.
  • Podignite sustav. Provjerite je li sustav registrirao novu količinu RAM-a.