সিপিইউ ক্যাশে কীভাবে কাজ করে? এল 1, এল 2, এবং এল 3 ক্যাশে কী?

কম্পিউটার প্রসেসর সাম্প্রতিক বছরগুলিতে বেশ খানিকটা এগিয়েছে। ট্রানজিস্টরগুলি প্রতি বছর আরও ছোট হয়, এবং অগ্রগতিগুলি এমন এক পয়েন্টে পৌঁছেছে যেখানে মুরের আইন অপ্রয়োজনীয় হয়ে উঠছে।

প্রসেসরের ক্ষেত্রে যখন এটি আসে তখন এটি কেবল ট্রানজিস্টর এবং ফ্রিকোয়েন্সিগুলিই গণনা করে না তা ক্যাশেও।

সিপিইউগুলি (সেন্ট্রাল প্রসেসিং ইউনিট) নিয়ে আলোচনা করার সময় আপনি ক্যাশে মেমরির বিষয়ে শুনে থাকতে পারেন। তবে আমরা এই সিপিইউ ক্যাশে মেমরি নম্বরগুলিতে যথেষ্ট মনোযোগ দিচ্ছি না, না সেগুলি সিপিইউ বিজ্ঞাপনগুলির প্রাথমিক হাইলাইট।

সুতরাং, সিপিইউ ক্যাশে ঠিক কীভাবে গুরুত্বপূর্ণ, এবং এটি কীভাবে কাজ করে?

সিপিইউ ক্যাশে মেমোরি কী?

সহজ কথায় বলতে গেলে, একটি সিপিইউ মেমরি ক্যাশে মেমরির একটি খুব দ্রুত ধরণের। কম্পিউটিংয়ের প্রথম দিনগুলিতে, প্রসেসরের গতি এবং মেমরির গতি কম ছিল। তবে, ১৯৮০ এর দশকে, প্রসেসরের গতি দ্রুত বৃদ্ধি পেতে শুরু করে। সেই সময়কার সিস্টেম মেমরি (র‌্যাম) ক্রমবর্ধমান সিপিইউ গতির সাথে লড়াই করতে বা মেলে না এবং তাই নতুন ধরণের অতি-দ্রুত মেমরির জন্ম হয়েছিল: সিপিইউ ক্যাশে মেমরি।

এখন, আপনার কম্পিউটারের ভিতরে একাধিক ধরণের মেমরি রয়েছে।

একটি হার্ড ডিস্ক বা এসএসডি এর মতো প্রাথমিক স্টোরেজ রয়েছে, যা প্রচুর পরিমাণে ডেটা সংরক্ষণ করে — অপারেটিং সিস্টেম এবং প্রোগ্রামগুলি।

পরবর্তী, আমাদের র‌্যান্ডম অ্যাক্সেস মেমোরি রয়েছে, যা সাধারণত র‌্যাম হিসাবে পরিচিত । এটি প্রাথমিক স্টোরেজের তুলনায় অনেক দ্রুত তবে এটি কেবল একটি স্বল্প-মেয়াদী স্টোরেজ মাধ্যম। আপনার কম্পিউটার এবং এতে থাকা প্রোগ্রামগুলি আপনার কম্পিউটারে ক্রিয়াগুলি সুন্দর এবং দ্রুত রাখতে সাহায্য করে, ঘন ঘন অ্যাক্সেস করা ডেটা সঞ্চয় করতে র‌্যাম ব্যবহার করে।

শেষ অবধি, সিপিইউতে নিজের মধ্যে আরও দ্রুত মেমরি ইউনিট রয়েছে, সিপিইউ মেমরি ক্যাশে হিসাবে পরিচিত।

কম্পিউটার মেমরির অপারেশনাল গতির উপর ভিত্তি করে একটি শ্রেণিবিন্যাস রয়েছে। সিপিইউ ক্যাশে এই শ্রেণিবিন্যাসের শীর্ষে দাঁড়িয়েছে, দ্রুততম। এটি কেন্দ্রীয় প্রসেসিংয়ের সর্বাধিক নিকটতম, এটি নিজে সিপিইউর একটি অংশ হয়ে থাকে।

কম্পিউটার মেমরি এছাড়াও বিভিন্ন ধরণের আসে।

ক্যাশে মেমরি স্ট্যাটিক র‌্যাম (এসআরএএম) এর একটি ফর্ম, আপনার নিয়মিত সিস্টেম র‌্যামটি ডায়নামিক র‌্যাম (ডিআরএএম) হিসাবে পরিচিত। স্ট্যাটিক র‌্যাম ডিআআরএএম এর বিপরীতে ক্রমাগত রিফ্রেশ করার প্রয়োজন ছাড়াই ডেটা ধরে রাখতে পারে যা এসআরএএম ক্যাশে মেমরির জন্য আদর্শ করে তোলে।

সিপিইউ ক্যাশে কীভাবে কাজ করে?

আপনার কম্পিউটারে প্রোগ্রাম এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলি সিপিইউ ব্যাখ্যা এবং চালিত নির্দেশাবলীর একটি সেট হিসাবে ডিজাইন করা হয়েছে। আপনি যখন কোনও প্রোগ্রাম চালান, নির্দেশাবলী প্রাথমিক স্টোরেজ (আপনার হার্ড ড্রাইভ) থেকে সিপিইউতে প্রবেশ করে। এখানেই মেমরির শ্রেণিবিন্যাস কার্যকর হয়।

ডেটা প্রথমে র‍্যামে লোড হয়ে যায় এবং তারপরে সিপিইউতে প্রেরণ করা হয়। সিপিইউগুলি আজকাল প্রতি সেকেন্ডে একটি বিশাল সংখ্যক নির্দেশনা বহন করতে সক্ষম। এর শক্তির পূর্ণ ব্যবহার করতে, সিপিইউকে সুপার-ফাস্ট মেমরির অ্যাক্সেস প্রয়োজন, যেখানে সিপিইউ ক্যাশে আসে।

মেমরি নিয়ামকটি র‌্যাম থেকে ডেটা নেয় এবং সিপিইউ ক্যাশে প্রেরণ করে। আপনার সিপিইউর উপর নির্ভর করে, কন্ট্রোলারটি সিপিইউতে পাওয়া যায় বা নর্থব্রিজ চিপসেটটি আপনার মাদারবোর্ডে পাওয়া যায়।

এরপরে মেমোরি ক্যাশে সিপিইউর মধ্যে থাকা ডেটাগুলির সামনে এবং পিছনে বহন করে। মেমোরি শ্রেণিবদ্ধতা সিপিইউ ক্যাশে-তেও বিদ্যমান।

সম্পর্কিত: সিপিইউ কী এবং এটি কী করে?

সিপিইউ ক্যাশে মেমোরির স্তরগুলি: এল 1, এল 2 এবং এল 3

সিপিইউ ক্যাশে মেমরিটি তিনটি "স্তরে" বিভক্ত: এল 1, এল 2 এবং এল 3। স্মৃতি শ্রেণিবিন্যাস আবার গতি অনুসারে হয় এবং এইভাবে ক্যাশের আকার।

সুতরাং, সিপিইউ ক্যাশে আকারের পারফরম্যান্সে কোনও পার্থক্য রয়েছে?

এল 1 ক্যাশে

এল 1 (স্তর 1) ক্যাশে একটি কম্পিউটার সিস্টেমে উপস্থিত দ্রুততম মেমরি। অ্যাক্সেসের অগ্রাধিকারের শর্তে, এল 1 ক্যাশে ডেটা রয়েছে কোনও নির্দিষ্ট কাজ শেষ করার সময় সিপিইউর সবচেয়ে বেশি প্রয়োজন।

এল 1 ক্যাশের আকার সিপিইউর উপর নির্ভর করে। কিছু শীর্ষ-প্রান্তের গ্রাহক সিপিইউতে এখন ইন্টেল i9-9980XE এর মতো 1MB এল 1 ক্যাশে রয়েছে, তবে এগুলির জন্য প্রচুর অর্থ ব্যয় হয় এবং এখনও কিছুটা এবং এর মধ্যেও রয়েছে। কিছু সার্ভার চিপসেটস, যেমন ইন্টেলের জিয়ন রেঞ্জেও একটি 1-2MB এল 1 মেমরি ক্যাশে রয়েছে।

কোনও "স্ট্যান্ডার্ড" এল 1 ক্যাশে আকার নেই, তাই ক্রয়ের আগে সঠিক এল 1 মেমরি ক্যাশের আকার নির্ধারণ করতে আপনাকে অবশ্যই সিপিইউ স্পেসগুলি পরীক্ষা করতে হবে।

L1 ক্যাশে সাধারণত দুটি বিভাগে বিভক্ত হয়: নির্দেশিকা ক্যাশে এবং ডেটা ক্যাশে। নির্দেশিকা ক্যাশে সেই অপারেশন সম্পর্কিত তথ্য নিয়ে কাজ করে যা সিপিইউ অবশ্যই সম্পাদন করে, যখন ডেটা ক্যাশে সেই ডেটা ধারণ করে যার উপর অপারেশন করা উচিত।

এল 2 ক্যাশে

L2 (স্তর 2) ক্যাশে এল 1 ক্যাশের চেয়ে ধীর কিন্তু আকারে বড়। যেখানে একটি এল 1 ক্যাশে কিলোবাইটে পরিমাপ করতে পারে, আধুনিক এল 2 মেমরি ক্যাশে মেগাবাইটে পরিমাপ করে। উদাহরণস্বরূপ, এএমডির সর্বোচ্চ রেটযুক্ত রাইজন 5 5600X এর একটি 384KB এল 1 ক্যাশে এবং একটি 3 এমবি এল 2 ক্যাশে (প্লাস একটি 32 এমবি এল 3 ক্যাশে) রয়েছে।

এল 2 ক্যাশে আকার সিপিইউর উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয় তবে এর আকার সাধারণত 256KB থেকে 8MB এর মধ্যে থাকে। বেশিরভাগ আধুনিক সিপিইউ 256KB এল 2 ক্যাশে বেশি প্যাক করবে এবং এই আকারটি এখন ছোট হিসাবে বিবেচিত হবে। তদুপরি, কিছু শক্তিশালী আধুনিক সিপিইউতে 8 এমবি ছাড়িয়ে বড় L2 মেমরি ক্যাশে রয়েছে।

যখন এটি গতিতে আসে, L2 ক্যাশে L1 ক্যাশে পিছনে থাকে তবে এটি এখনও আপনার সিস্টেমের র‌্যামের চেয়ে অনেক দ্রুত। L1 মেমরি ক্যাশেটি সাধারণত আপনার র্যামের চেয়ে 100 গুণ দ্রুত, যখন L2 ক্যাশে প্রায় 25 গুণ বেশি দ্রুত।

L3 ক্যাশে

L3 (স্তর 3) ক্যাশে O প্রথম দিনগুলিতে, L3 মেমরি ক্যাশেটি আসলে মাদারবোর্ডে পাওয়া গিয়েছিল। এটি অনেক দিন আগে, যখন বেশিরভাগ সিপিইউ কেবলমাত্র সিঙ্গল-কোর প্রসেসর ছিল। এখন, আপনার সিপিইউতে থাকা এল 3 ক্যাশেটি বিশাল আকারের হতে পারে, শীর্ষ পর্যায়ের গ্রাহক সিপিইউগুলিতে 32MB অবধি L3 ক্যাশে রয়েছে। কিছু সার্ভার সিপিইউ এল 3 ক্যাশে এটি ছাড়িয়ে যেতে পারে, 64 এমবি পর্যন্ত বৈশিষ্ট্যযুক্ত।

L3 ক্যাশে বৃহত্তম তবে ধীরতম ক্যাশে মেমরি ইউনিট। আধুনিক সিপিইউগুলিতে সিপিইউতে এল 3 ক্যাশে অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। তবে চিপটিতে প্রতিটি কোরের জন্য এল 1 এবং এল 2 ক্যাশে বিদ্যমান থাকলেও, এল 3 ক্যাশেটি একটি সাধারণ মেমরি পুলের সাথে সমান, যা পুরো চিপটি ব্যবহার করতে পারে।

নিম্নলিখিত চিত্রটি একটি ইন্টেল কোর i5-3570K সিপিইউ এর জন্য সিপিইউ মেমরি ক্যাশের স্তরগুলি দেখায়:

কীভাবে এল 1 ক্যাশে দুটি ভাগে বিভক্ত হয়েছে তা লক্ষ্য করুন, এবং এল 2 এবং এল 3 যথাক্রমে বড়।

আমার কতটা সিপিইউ ক্যাশে স্মৃতি দরকার?

এটি একটি ভাল প্রশ্ন। আরও ভাল, যেমন আপনি আশা করতে পারেন। সাম্প্রতিকতম সিপিইউগুলিতে সম্ভবত প্রজন্মের প্রজন্মের চেয়ে বেশি সিপিইউ ক্যাশে মেমরি অন্তর্ভুক্ত থাকবে, খুব সম্ভবত দ্রুত ক্যাশে মেমরিও রয়েছে। আপনি যা করতে পারেন তা হ'ল সিপিইউগুলি কীভাবে কার্যকরভাবে তুলনা করা যায় তা শিখতে হবে। সেখানে প্রচুর তথ্য রয়েছে এবং বিভিন্ন সিপিইউগুলির তুলনা এবং বিপরীতে কীভাবে করা যায় তা সঠিক ক্রয়ের সিদ্ধান্ত নিতে আপনাকে সহায়তা করতে পারে।

সিপিইউ মেমরি ক্যাশের মধ্যে ডেটা কীভাবে সরানো যায়?

বড় প্রশ্ন: সিপিইউ ক্যাশে মেমরিটি কীভাবে কাজ করে?

এর সর্বাধিক প্রাথমিক পদগুলিতে, ডেটা র‌্যাম থেকে এল 3 ক্যাশে, তারপরে এল 2 এবং শেষ পর্যন্ত এল 1 এ প্রবাহিত হয়। প্রসেসর যখন কোনও অপারেশন চালানোর জন্য ডেটা সন্ধান করে, এটি প্রথমে L1 ক্যাশে এটি সন্ধান করার চেষ্টা করে। সিপিইউ যদি এটি খুঁজে পায় তবে শর্তটিকে ক্যাশে হিট বলে। এরপরে এটি L2 এবং তারপরে L3 এ সন্ধান করতে এগিয়ে যায়।

যদি সিপিইউ কোনও মেমরি ক্যাশে ডেটা না খুঁজে পায়, তবে এটি আপনার সিস্টেমের মেমোরি (র‌্যাম) থেকে এটি অ্যাক্সেস করার চেষ্টা করে। যখন এটি হয়, এটি ক্যাশে মিস হিসাবে পরিচিত।

এখন, যেমনটি আমরা জানি, ক্যাশেটি মূল মেমরি এবং সিপিইউর মধ্যে তথ্যের পিছনে পিছনে গতিতে নকশাকৃত। মেমরি থেকে ডেটা অ্যাক্সেস করার জন্য প্রয়োজনীয় সময়টিকে "বিলম্ব" বলে।

এল 1 ক্যাশে মেমরির সবচেয়ে কম বিলম্ব রয়েছে, মূলটির সবচেয়ে দ্রুত এবং নিকটতম এবং এল 3 এর সর্বোচ্চ রয়েছে। সিপিইউকে সিস্টেমের মেমোরি থেকে ডেটা পুনরুদ্ধার করতে হবে এমন একটি ক্যাশে মিস থাকলে মেমোরি ক্যাশে বিলম্ব হয়।

কম্পিউটারগুলি আরও দ্রুত এবং আরও দক্ষ হয়ে ওঠায় দেরীটি কমতে থাকে। আপনার কম্পিউটারে আগের তুলনায় দ্রুততর করে তুলতে স্বল্প বিলম্বিত ডিডিআর 4 র‌্যাম এবং সুপার-ফাস্ট এসএসডি বিলম্বিত অবস্থা কেটে দেয়। এটিতে আপনার সিস্টেমের মেমরির গতিও গুরুত্বপূর্ণ।

সিপিইউ ক্যাশে মেমোরির ভবিষ্যত

ক্যাশে মেমরির নকশা সর্বদা বিকশিত হয়, বিশেষত মেমরিটি সস্তা, দ্রুত এবং ঘন হয়ে যায়। উদাহরণস্বরূপ, এএমডির সাম্প্রতিকতম উদ্ভাবনগুলির মধ্যে একটি হ'ল স্মার্ট অ্যাক্সেস মেমরি এবং ইনফিনিটি ক্যাশে , উভয়ই কম্পিউটারের কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে।