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L1 / L2 -Cache

Frage Hardware CPU, RAM, Mainboards

Mitglied: crazymaster

crazymaster (Level 1) - Jetzt verbinden

24.08.2006, aktualisiert 09:28 Uhr, 4322 Aufrufe, 3 Kommentare

Hi,

kann mir jemand sagen wie wichtig der L1 bzw L2 -Cache für Office PCs wichtig ist?
Ich bin mir da nicht so sicher auf was ich achten sollte.

Danke schon mal im Vorraus!
Mitglied: leknilk0815
24.08.2006 um 08:20 Uhr
Hi,
L1/L2- Cache befindet sich direkt im Prozessor.
Er wirkt sich entscheidend auf die Peformance aus, allerdings in erster Linie
bei prozessorintensiven Anwendungen wie Games, Videobearbeitung, etc.
Office- Anwendungen sind hierbei nicht so stark betroffen, weshalb für reine Office- PC's
oft auf die billige Variante mit halbiertem Cache zurückgegriffen wird.

Gruß - Toni
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Mitglied: FaBMiN
24.08.2006 um 09:15 Uhr
Cache = Schatten- oder Puffer-Speicher
L1 ist fast immer direkt im Prozessor integriert und arbeitet daher mit dem vollen Prozessortakt - also u. a. mehrere Gigahertz. Ein externer Cache hingegen wird oftmals nur mit mehreren hundert Megahertz getaktet.

Gängige Größen für L1-Caches sind 4 bis 256 KiB und für den L2 256 bis 2048 KiB.

Moderne Prozessoren haben getrennte L1-Caches für Programm und Daten, teilweise ist das auch noch beim L2 der Fall . Man spricht hier von einer Harvard-Cachearchitektur.
Das hat den Vorteil, dass man für die unterschiedlichen Zugriffsmuster für das Laden von Programmcode und Daten unterschiedliche Cachedesigns verbauen kann. Außerdem kann man bei getrennten Caches diese räumlich besser zu den jeweiligen Einheiten auf dem Prozessor-Die platzieren und damit die kritischen Pfade beim Prozessorlayout verkürzen. Des Weiteren können Instruktionen und Daten gleichzeitig gelesen / geschrieben werden. Der Nachteil ist, dass selbstmodifizierender Code nicht sehr gut auf modernen Prozessoren läuft. Das gibt es aber nur noch sehr selten, so dass dies zu verschmerzen ist.

Die Ziele beim Einsatz eines Caches sind eine Verringerung der Zugriffszeit bzw. eine Verringerung der Anzahl der Zugriffe auf den zu cachenden Speicher. Das bedeutet insbesondere, dass sich der Einsatz von Caches nur dort lohnt, wo die Zugriffszeit auch signifikanten Einfluss auf die Gesamtleistung hat. Während das bei den meisten (skalaren) Mikroprozessoren der Fall ist, trifft dies z. B. nicht auf Vektorrechner zu, wo die Zugriffszeit keine sehr wichtige Rolle spielt. Deswegen wird dort üblicherweise auch auf Caches verzichtet, weil diese keinen oder nur wenig Nutzen bringen.

Ein weiterer eher nebensächlicher Effekt beim Einsatz von Caches ist die verringerte Bandbreitenanforderung an die nächsthöhere Speicherebene der Speicherhierarchie. Dadurch, dass oftmals der Großteil der Anfragen vom Cache beantwortet werden kann (Cache-Hit, s. u.), sinkt die Anzahl der Zugriffe und damit die Bandbreitenanforderung an den zu cachenden Speicher. Ein moderner Mikroprozessor ohne Cache würde selbst mit unendlich kleiner Zugriffszeit des Hauptspeichers dadurch ausgebremst, dass nicht genügend Speicherbandbreite zur Verfügung steht, weil durch den Wegfall des Caches die Anzahl der Zugriffe auf den Hauptspeicher und damit die Anforderung an die Speicherbandbreite stark zunehmen würde. Ein Cache kann daher also auch genutzt werden, um die Bandbreitenanforderungen an den zu cachenden Speicher zu reduzieren, was sich z. B. in geringeren Kosten für diesen niederschlagen kann.

Bei CPUs kann der Einsatz von Caches somit zum Verringern des Von-Neumann-Flaschenhals der Von-Neumann-Architektur beitragen. Die Ausführungsgeschwindigkeit von Programmen kann dadurch enorm gesteigert werden.
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Mitglied: leknilk0815
24.08.2006 um 09:28 Uhr
@FaBMiN:

Ausführliche und erschöpfende Beschreibung!

Was ich mit "Office- Anwendungen sind hierbei nicht so stark betroffen" meinte, ist,
daß der "Von- Neumann- Flaschenhals" normalerweise überwunden ist, bevor die Sekretärin den nächsten Buchstaben eintippt (auch wenn der Cache etwas kleiner ausgefallen ist).

Gruß - Toni
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