Cos’è la cache di un processore e a cosa serve?

By | Dicembre 20, 2018

Quando acquisti un computer, un cellulare, un tablet o qualsiasi dispositivo elettronico costituito da un sistema di memoria e una CPU, raramente ci soffermiamo a pensare all’importanza della memoria cache. Quasi tutti si preoccupano molto di più quanti core ha il processore o quanta capacità ha la RAM.

La memoria RAM >>

Dobbiamo renderci conto che ogni sistema informatico ha le sue prestazioni definite dall’insieme di tutti i suoi elementi, vale a dire le prestazioni del dispositivo.

Ad esempio, un computer che verrà utilizzato come workstation per attività di programmazione, potrebbe dipendere molto dall’uso della memoria, ma dipenderà anche dagli altri elementi del sistema, anche se in misura minore.

Tutto ciò è riportato dalla legge Amdahl che dice: il miglioramento ottenuto nelle prestazioni di un sistema a causa dell’alterazione di uno dei suoi componenti è limitato dalla frazione di tempo in cui tale componente viene utilizzato.

La legge è definita dalla formula:

Cioè,  per esempio in un computer per eseguire attività di programmazione dobbiamo dipendere dal 70% del tempo di memoria, dal 10% della CPU e dal 20% degli elementi di input / output.

Finora abbiamo chiaro che un sistema informatico non dipende solo dalla CPU o non dipende solo dalla memoria, ma qual è l’importanza di ciascun elemento?

Ogni elemento è importante a seconda del programma che stiamo eseguendo, ci sono quelli che richiedono un grande uso della CPU e ci sono quelli che richiedono un grande uso della memoria. In generale, sebbene questo non sia sempre il caso, i programmi che richiedono più CPU sono quelli relativi ai calcoli e quelli che utilizzano più memoria sono quelli che accedono continuamente al sistema di memoria.

Il sistema operativo >>

Non tutto dipende dalla CPU

Di solito pensiamo che più frequenza ha la nostra CPU, meglio funzionerà o più veloce sarà il nostro dispositivo, ma non è affatto così. Fino a pochi anni fa, la legge di Moore veniva rispettata. La legge di Moore afferma che all’incirca ogni due anni il numero di transistor in un circuito integrato sarà raddoppiato. Questo ci dice che il nostro dispositivo che ha una CPU con il doppio di transistor dovrebbe funzionare due volte più veloce, e teoricamente il doppio della potenza. Se guardiamo questa tendenza, è stata soddisfatta fino al 2003, quando hanno iniziato a costruire un processore con diversi core.

Ma … abbiamo un problema se guardiamo il seguente grafico:

La velocità della RAM e della CPU non si sono evolute allo stesso modo. La CPU si è evoluta in termini di frequenza e la memoria principale in termini di densità, di MByte per pollice. C’è una formula che determina l’influenza della RAM sulla velocità della CPU:

Attualmente gli ingegneri non cercano più modi per aumentare la frequenza della CPU, ma come aggiungere più core a una CPU, aggiungere unità funzionali replicate e quindi migliorare le prestazioni generali del processore.

Il processore del computer >>

Che tipo di applicazioni beneficiano di questa memoria?

La memoria cache è in grado di accelerare tutti i tipi di applicazioni. Essendo un sistema progettato per evitare blocchi, i suoi vantaggi non sono lineari. Cioè, una memoria di sei megabyte, non ti darà il doppio dei benefici di una di tre, ma in certe situazioni ti toglierà dai guai. In questo caso e come succede con la dimensione della memoria RAM, più ne abbiamo meglio è.

Author: Presi Fulvio

Mi piacciono gli smartphone, computer e videogiochi. Come hobby scrivo per GuideSmartPhone articoli basati principalmente sulla tecnologia. Spero di esservi stato d'aiuto!

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