Was ist eigentlich? - Das c't magazin Computer ABC - L3-Cache
Der "Cache" ist ein schneller Zwischenspeicher des Prozessors. Er wird eingesetzt, damit die Recheneinheiten des Prozessors Daten und Befehlen ohne langes Warten abarbeiten können. Ohne "Cache" müsste der Prozessor jedes mal warten, bis die benötigten Daten oder abzuarbeitenden Befehle aus dem langsamen Hauptspeicher in seine Register transferiert wurden. Im Cache hält die CPU ganze Datenblöcke vorrätig - in der Erwartung, das diese demnächst benötigt werden könnten.
Der Prozessor-Cache gliedert sich in verschiedene Ebenen, sogenannte Level. Im üblicherweise recht kleinen First-Level-Cache (L1-Cache) legen die meisten CPUs Daten und Befehlssequenzen in zwei getrennten Bereichen ab. Das erleichtert die Organisation des Zwischenspeichers und sorgt in der Regel für eine zügige Versorgung der Rechenregister mit Daten und abzuarbeitenden Befehlen.
Eine ebene Höher liegt der Second-Level-Cache (L2-Cache). Er ist deutlich größer als der L1-Cache und beinhaltet üblicherweise sowohl Daten als auch Befehlssequenzen in bunt gemischten Blöcken.
Da moderne Prozessoren inzwischen mehrere Rechenkerne enthalten - sogenannte Cores - spendierten die Hersteller diesen Mehrkern-Prozessoren noch einen dritten Cache, den L3-Cache. Auf diesen greifen alle Prozessorkerne gemeinsam zu, was vor allem bei der Parallelverarbeitung Vorteile bietet. So können auch Daten, die von unterschiedlichen CPU-Kernen gemeinsam bearbeitet werden aus dem schnellen L3-Cache geholt werden. Ohne ihn müssten diese Daten immer aus dem langsamen Hauptspeicher kommen. Zudem erleichtert den L3-Cache auch die Datenverwaltung bei mehreren CPU-Kernen und Caches (Datenkoheränz).
Welche Prozessoren mit welchen Cache-Größen und Architekturen aufwarten und wie sich diese auf die Leistungsfähigkeit der CPUs bei unterschiedlichen Anwendungen auswirken haben wir in der Printausgabe 7/2010 des c't magazins im Beitrag "Kernschau, Performance und Eigenschaften aktueller Prozessoren" ab Seite 136 untersucht. (Georg Schnurer)
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(gs)
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