Bộ nhớ đệm là gì? Mục đích của bộ đệm trong CPU là gì?

Có nhiều loại bộ nhớ đệm khác nhau. Một ví dụ phổ biến là bộ đệm CPU được sử dụng như một thành phần tích hợp của các đơn vị xử lý đồ họa và xử lý trung tâm hiện đại hoặc CPU và GPU. Vậy bộ nhớ đệm là gì? Bài viết 2T-Mobile dành cho những ai chưa biết điều này.

Bộ nhớ đệm là gì?

Bộ nhớ đệm trong CPU (hay còn gọi là cache) là một bộ nhớ tạm thời được tích hợp trực tiếp trên chip CPU để tăng tốc độ truy xuất dữ liệu và giảm thời gian truy cập đến bộ nhớ chính. Bộ nhớ đệm này hoạt động dựa trên nguyên tắc định lượng dữ liệu được truy cập thường xuyên, và lưu trữ các dữ liệu đó tạm thời để có thể nhanh chóng truy xuất lại trong quá trình xử lý.

Mục đích của bộ đệm trong CPU là gì?

Mục đích chính của bộ nhớ đệm trong CPU là giảm thời gian trung bình cần thiết để truy cập dữ liệu từ bộ nhớ chính, chẳng hạn như bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên hoặc RAM hoặc phương tiện lưu trữ nội bộ như ổ đĩa cứng hoặc ổ đĩa thể rắn. Bộ nhớ trong như ổ cứng HDD và SSD được sử dụng để lưu trữ dữ liệu dung lượng cao và lâu dài.

Nguyên tắc đằng sau bộ nhớ đệm trong các hoạt động của bộ xử lý tương tự như quản lý bộ nhớ và lưu trữ dữ liệu tạm thời bằng RAM. Thành phần phần cứng cụ thể được tìm thấy trong CPU và GPU trên thực tế là một phiên bản nhỏ hơn của bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh rất nhanh.

Các loại Cache hỗ trợ cho CPU

Có ba loại cache được hỗ trợ bởi CPU là Cache L1, L2 và L3

Cache L1: có dung lượng chỉ vài chục KB (từ 8KB – đến 32KB) là bộ nhớ cache nhỏ nhất và nhanh nhất trong hệ thống, thường được tích hợp trực tiếp vào bên trong CPU, thường được chia thành hai phần, cache dữ liệu và cache lệnh.

Cache dữ liệu lưu trữ các dữ liệu được truy cập gần đây nhất, trong khi cache lệnh lưu trữ các lệnh CPU được thực thi gần đây nhất. Vì vị trí của cache L1 rất gần CPU, việc truy cập dữ liệu từ cache L1 rất nhanh và giúp cải thiện hiệu suất của hệ thống.

Cache L2: thường được tích hợp trực tiếp vào bên trong CPU hoặc nằm trên cùng một chip với CPU, Cache L2 thường có dung lượng khoảng và trăm KB hoặc vài MB (256KB, 512KB, 1MB, 2MB, 4MB, 6M, 8M)

Cache L3: thường được tích hợp trên bo mạch chủ (motherboard) hoặc nằm trên cùng một chip với CPU và cache L2, cũng tương tự L2, cache L3 thường có dung lượng khoảng vài MB.

Cache L2 và L3 lớn hơn và chậm hơn so với Cache L1, nó lưu trữ các dữ liệu và lệnh được truy cập ít gần đây hơn, nhưng vẫn nhanh hơn so với bộ nhớ chính. Việc sử dụng cache L2 và L3 giúp giảm thời gian truy cập dữ liệu từ bộ nhớ chính và cải thiện hiệu suất của hệ thống.

Nên chọn kích thước bộ nhớ đệm phù hợp?

Hãy nhớ rằng, bộ nhớ đệm trong CPU và GPU cải thiện hoạt động xử lý và hiệu suất tổng thể của máy tính. Bộ xử lý trung tâm và bộ xử lý đồ họa khác nhau có thông số kỹ thuật về kích thước bộ đệm khác nhau. Bạn nên đánh giá các trường hợp sử dụng chung và cụ thể của mình để xác định CPU hoặc GPU phù hợp nhất với kích thước bộ đệm phù hợp nhất.

Tất nhiên, càng lớn thì càng tốt. Những bộ xử lý có bộ nhớ đệm lớn thì đắt hơn. Bộ đệm CPU 25 MB sẽ là quá mức cần thiết đối với người dùng trung bình nhưng điều này phù hợp với các game thủ và các chuyên gia đa tác vụ như nhà thiết kế đồ họa và biên tập video.