Внешняя кэш-память CPU

Впервые внешняя кэш-память появилась на материнской плате с процессором 80386. Емкость ее для процессоров этого класса составляла в среднем 128 Кбайт. Для CPU 80486DX объем кэш-памяти уже был 256 Кбайт, реже — 512 Кбайт. Процессоры взаимодействовали с внешней кэш-памятью через системную шину.

Однако с увеличением тактовой частоты работы CPU скорость обмена данными между процессором и внешней кэш-памятью стала "тормозить" производительность системы. Была разработана отдельная шина для внешней кэш-памяти, названная двойной независимой шиной (Dual Independent Bus, DIB), которая работала с большей тактовой частотой, чем системная шина. В компьютерах с процессором Pentium Pro внешняя кэш-память помещена не на материнской плате, а непосредственно в ядро процессора. Поэтому обмен данными между CPU и внешней кэш-памятью стал осуществляться на частоте процессора. Понятие "внешняя кэш-память" утратило смысл, и появился новый термин — кэш-память второго уровня (L2). В компьютерах с процессором Pentium II кэш-память второго уровня размещена в картридже на плате процессора и работает на тактовой частоте, равной половине тактовой частоты процессора.

Вместо элементов SRAM стали использоваться более быстрые элементы памяти BSRAM и CSRAM. Объем кэш-памяти второго уровня увеличился. Напри­мер, в процессоре Pentium II Xeon (Deschutes) он составляет уже 2 Мбайт.

Примечание

Заметьте, что обмен информацией между кэш-памятью второго уровня и оперативной памятью осуществляется по системной шине.

Размещение кэш-памяти второго уровня непосредственно в ядре (или на плате) процессора очень удобно в многопроцессорных системах, т. к. нет необходимости в разделении кэш-памяти, расположенной на материнской плате. Материнские платы, предназначенные для установки процессоров, оборудованных кэш-памятью второго уровня, не имеют кэш-памяти.

Объем кэшируемой памяти определяется возможностями Chipset. Например, Chipset Intel 430HX поддерживает 128 Мбайт оперативной памяти, из кото­рой может быть кэшировано только 64 Мбайт.

Внутренняя кэш-память CPU

Для повышения производительности систем на базе процессоров 80486 и Pentium в состав этих процессоров помимо описанной выше внешней кэш-памяти включают еще внутреннюю кэш-память емкостью от 8 или 64 Кбайт — кэш-память первого уровня. Ее назначение — согласование скорости работы процессора и внешней кэш-памяти (кэш-памяти второго уровня).