почему существует несколько слоев кэшей

Question

Кто-нибудь знает, почему в большинстве современных процессоров есть несколько уровней кэшей.Как и L1, L2 и L3.Почему процессор не может работать с одним большим кэшем L1?

Разве наличие нескольких уровней кэша увеличивает сложность протоколов кэширования?

Answer 1

Размер плашки.L1 обычно находится в состоянии покоя;нет места для большого кеша на кристалле.L2 / 3 получает свой собственный кристалл и может быть больше и обрабатываться по-разному.

Также скорость;L1 построен с компромиссами для максимальной скорости, в то время как L2 / 3 не должен быть так агрессивно ускорен.

Также многоядерный.Современные многоядерные процессоры дают каждому ядру свой собственный L1 для скорости, но они совместно используют некоторые или все другие кэши для согласованности.

Тем не менее, процессоры PA-RISC имеют сподход «давайте просто сделаем большой кэш L1».Они были дорогими.

Answer 2

Почему процессор не может работать с одним большим кешем L1?

Чем больше кэш вашего процессора, тем дольше задержка. Есть также практические и стоимостные соображения, так как большие кэши занимают больше физического места на чипе. После определенного размера вы теряете слишком много ускорения кэширования, чтобы оправдать дальнейшее увеличение размера кэша. Следовательно, большой кэш становится нежелательным.

Конструкции процессоров, которые все еще нуждаются в большом кеше, могут пойти на компромисс, имея несколько уровней кеша. Вы начинаете с небольшого и быстрого кэша и постепенно возвращаетесь к большим, более медленным кэшам при последовательных промахах.

Answer 3

B / c в современных архитектурах у вас есть более одного процессора / ядра, обращающихся к памяти. Кэш L3 - это кэш кэшей, который используется всеми ЦП. Это уменьшает объем данных, которые должны пройти через шину памяти, что обычно является хорошей идеей. Если хотите, вы можете взглянуть на: https://imgur.com/gallery/aBKD0Fv, который показывает, как организованы слои и как они развивались во времени.