Cache L1, L2 e L3: cosa cambia?

È composta da diversi livelli, noti come L1, L2, L3 e occasionalmente L4, e varia per posizione, velocità e dimensione. Lo sviluppo dei processori e della RAM ha portato alla necessità di una memoria cache per ridurre la differenza di velocità tra il processore e la RAM. La memoria cache è estremamente veloce, spesso da 10 a 100 volte più veloce della DRAM, e fisicamente vicina ai core del processore. I processori moderni e veloci possono accedere ai dati dalla cache invece che dalla lenta memoria di sistema.

SRAM - RAM statica #

La memoria cache è una forma di RAM statica (SRAM), mentre la normale RAM di sistema è nota come RAM dinamica (DRAM). La RAM statica è in grado di conservare i dati senza doverli aggiornare costantemente, a differenza della DRAM, il che rende la SRAM ideale per la memoria cache.

Correlazione con la CPU #

Quando lavora la CPU controlla innanzitutto la cache per trovare i dati richiesti. Funziona come strato intermedio tra la CPU e la RAM per fornire dati più velocemente alla CPU. Pertanto, contribuisce ad aumentare la velocità di calcolo del dispositivo. Esistono tre tipi di cache: L1, L2 e L3.

Cos’è la Cache L1? #

La cache L1, chiamata anche cache primaria, è il livello di memoria più piccolo e più veloce. Di solito ha una dimensione di 64 KB, ma ogni core del processore ha la propria cache L1 incorporata, quindi una CPU quad-core avrebbe un totale di 256 KB.

La cache di livello 1 può trasferire i dati con una velocità pari o superiore alla velocità operativa massima della CPU, rendendola estremamente efficiente. Se il processore non riesce a trovare i dati richiesti nella cache L1, li cerca nelle cache L2 e L3.

Cos’è la Cache L2? #

La cache L2 è il livello intermedio della cache. In essa vengono memorizzati i dati che non sono presenti nella cache L1. In altre parole, se la CPU non trova i dati che sta cercando nella cache L1, controlla la cache L2. Inoltre, la cache L2 è più grande della cache L1 ma più piccola della cache L3. Ogni core della CPU ha una propria memoria cache L2.

Cos’è la Cache L3? #

Invece di essere incorporata in ciascun core della CPU, la cache di livello 3 agisce come un pool di memoria condiviso a cui può accedere l’intero processore. È molto più lenta della cache L1 e L2, forse solo due volte più veloce della RAM, ma è la più grande dei tre livelli di memoria.

Per prima cosa, la CPU verifica la presenza di dati nella cache L1. Se non è disponibile, controlla la cache L2. Se i dati non sono disponibili, controlla la cache L3 e, se i dati non sono disponibili in L3, controlla la RAM.

• La cache L1 ha una bassa capacità di memorizzazione, ma di solito è la memoria più veloce di qualsiasi computer, fino a 100 volte più veloce della RAM. Ogni core del processore ha una propria cache L1, solitamente di circa 64 KB.
• La cache L2 può essere diverse volte più grande di L1, ma è solo circa 25 volte più veloce della RAM. Come L1, ogni core del processore ha una propria cache L2. Ciascuna è generalmente di 256-512KB, a volte fino a 1MB.
• La cache L3 ha la maggiore capacità di memorizzazione, spesso 32 MB o più, ma potrebbe essere solo due volte più veloce della memoria di sistema. La cache L3 è comunemente incorporata nella CPU, ma separata dai core.
• la cache L4 non è molto comune; non si trova in nessuna CPU consumer moderna. Rispetto alla SRAM L1, L2 o L3, assume la forma di una DRAM ed è inoltre collocata separatamente dal chip.

In ambito gaming la cache ha un’influenza importante sulle prestazioni, motivo per cui i processori “3D V-Cache” di AMD hanno performance così superiori rispetto alle loro controparti.