Predpomnilnik ravni 1 je najden. Kaj je predpomnilnik procesorja? Matematični in inženirski izračuni

Vsi uporabniki dobro poznajo elemente računalnika, kot je procesor, ki je odgovoren za obdelavo podatkov, in pomnilnik z naključnim dostopom (RAM ali RAM), ki je odgovoren za njihovo shranjevanje. Toda vsi verjetno ne vedo, da obstaja tudi predpomnilnik procesorja (Cache CPU), to je RAM samega procesorja (tako imenovani ultra-RAM).

Kaj je razlog, ki je oblikovalce računalnikov spodbudil k uporabi namenskega pomnilnika za procesor? Ali zmogljivost RAM-a računalnika ni dovolj?

Dejansko so osebni računalniki dolgo časa delali brez predpomnilnika. Toda, kot veste, je procesor najhitrejša naprava v osebnem računalniku in njegova hitrost se povečuje z vsako novo generacijo CPE. Trenutno se njegova hitrost meri v milijardah operacij na sekundo. Hkrati standardni RAM med razvojem ni bistveno povečal svoje zmogljivosti.

Na splošno obstajata dve glavni tehnologiji pomnilniških čipov - statični pomnilnik in dinamični pomnilnik. Ne da bi se spuščali v podrobnosti njihove zasnove, bomo rekli le, da statični pomnilnik za razliko od dinamičnega pomnilnika ne zahteva regeneracije; Poleg tega statični pomnilnik uporablja 4-8 tranzistorjev za en bit informacije, medtem ko dinamični pomnilnik uporablja 1-2 tranzistorja. V skladu s tem je dinamični pomnilnik veliko cenejši od statičnega, a hkrati veliko počasnejši. Trenutno so RAM čipi izdelani na osnovi dinamičnega pomnilnika.

Približen razvoj razmerja med hitrostjo procesorjev in RAM-om:

Če bi torej procesor ves čas jemal informacije iz RAM-a, bi moral čakati na počasen dinamični pomnilnik in bi bil ves čas v mirovanju. V istem primeru, če bi kot RAM uporabili statični pomnilnik, bi se stroški računalnika večkrat povečali.

Zato je bil razvit razumen kompromis. Večji del RAM-a je ostal dinamičen, medtem ko je procesor dobil svoj hitri predpomnilnik, ki temelji na statičnih pomnilniških čipih. Njegova prostornina je relativno majhna - na primer, velikost predpomnilnika druge ravni je le nekaj megabajtov. Vendar se velja spomniti, da je bil celoten RAM prvih računalnikov IBM PC manjši od 1 MB.

Poleg tega na smiselnost uvedbe tehnologije predpomnjenja vpliva tudi dejstvo, da različne aplikacije, ki se nahajajo v RAM-u, različno obremenjujejo procesor, posledično pa je veliko podatkov, ki zahtevajo prednostno obdelavo v primerjavi z drugimi.

Zgodovina predpomnilnika

Strogo gledano, preden se je predpomnilnik preselil v osebne računalnike, se je že več desetletij uspešno uporabljal v superračunalnikih.

Prvič se je v osebnem računalniku, ki temelji na procesorju i80386, pojavil samo 16 KB predpomnilnika. Danes sodobni procesorji uporabljajo različne nivoje predpomnilnika, od prvega (najhitrejši predpomnilnik najmanjše velikosti – običajno 128 KB) do tretjega (najpočasnejši predpomnilnik največje velikosti – do več deset MB).

Sprva je bil zunanji predpomnilnik procesorja nameščen na ločenem čipu. Sčasoma pa je to povzročilo, da je vodilo med predpomnilnikom in procesorjem postalo ozko grlo, kar je upočasnilo izmenjavo podatkov. V sodobnih mikroprocesorjih se tako prva kot druga raven predpomnilnika nahajata v samem jedru procesorja.

Dolgo časa so imeli procesorji le dve ravni predpomnilnika, vendar je bil procesor Intel Itanium prvi, ki je imel predpomnilnik tretje ravni, ki je skupen vsem procesorskim jedrom. Obstaja tudi razvoj procesorjev s štiristopenjskim predpomnilnikom.

Arhitekture in principi predpomnilnika

Danes poznamo dve glavni vrsti organizacije predpomnilnika, ki izhajata iz prvih teoretičnih razvojev na področju kibernetike - Princetonske in Harvardske arhitekture. Princetonska arhitektura pomeni enoten pomnilniški prostor za shranjevanje podatkov in ukazov, harvardska arhitektura pa ločena. Večina procesorjev osebnih računalnikov x86 uporablja ločeno vrsto predpomnilnika. Poleg tega se je v sodobnih procesorjih pojavila tudi tretja vrsta predpomnilnika - tako imenovani asociativni prevajalski medpomnilnik, namenjen pospeševanju pretvorbe naslovov navideznega pomnilnika operacijskega sistema v naslove fizičnega pomnilnika.

Poenostavljen diagram interakcije med predpomnilnikom in procesorjem lahko opišemo na naslednji način. Najprej procesor preveri prisotnost informacij, ki jih potrebuje procesor, v najhitrejšem predpomnilniku prve ravni, nato v predpomnilniku druge ravni itd. Če potrebnih informacij ni mogoče najti na nobeni ravni predpomnilnika, potem to imenujejo napaka ali zgrešen predpomnilnik. Če v predpomnilniku sploh ni informacij, jih mora procesor vzeti iz RAM-a ali celo iz zunanjega pomnilnika (s trdega diska).

Vrstni red, v katerem procesor išče informacije v pomnilniku:

Tako procesor išče informacije

Za nadzor delovanja predpomnilnika in njegove interakcije z računalniškimi enotami procesorja, pa tudi RAM-a, obstaja poseben krmilnik.

Shema organizacije interakcije procesorskega jedra, predpomnilnika in RAM-a:

Krmilnik predpomnilnika je ključna povezava med procesorjem, RAM-om in predpomnilnikom

Opozoriti je treba, da je predpomnjenje podatkov kompleksen proces, ki uporablja številne tehnologije in matematične algoritme. Med osnovnimi koncepti, ki se uporabljajo pri predpomnjenju, so metode pisanja predpomnilnika in arhitektura asociativnosti predpomnilnika.

Metode pisanja v predpomnilnik

Obstajata dva glavna načina za zapisovanje informacij v predpomnilnik:

1. Metoda povratnega zapisovanja – podatki se najprej zapišejo v predpomnilnik, nato pa, ko nastopijo določeni pogoji, v RAM.
2. Metoda zapisovanja – podatki se istočasno zapisujejo v RAM in predpomnilnik.

Arhitektura asociativnosti predpomnilnika

Arhitektura asociativnosti predpomnilnika določa način, na katerega se podatki iz RAM-a preslikajo v predpomnilnik. Glavne možnosti za predpomnjenje arhitekture asociativnosti so:

1. Neposredno preslikani predpomnilnik - določen del predpomnilnika je odgovoren za določen del RAM-a
2. Popolnoma asociativni predpomnilnik - kateri koli del predpomnilnika je lahko povezan s katerim koli delom RAM-a
3. Mešani predpomnilnik (set-asociativni)

Različne ravni predpomnilnika lahko običajno uporabljajo različne arhitekture asociativnosti predpomnilnika. Predpomnjenje RAM-a z neposredno preslikavo je najhitrejša možnost predpomnjenja, zato se ta arhitektura običajno uporablja za velike predpomnilnike. Popolnoma asociativni predpomnilnik pa ima manj napak predpomnilnika (zgreškov).

Zaključek

V tem članku ste se seznanili s konceptom predpomnilnika, arhitekturo predpomnilnika in metodami predpomnilnika ter izvedeli, kako to vpliva na zmogljivost sodobnega računalnika. Prisotnost predpomnilnika lahko bistveno optimizira delovanje procesorja, skrajša čas njegovega mirovanja in posledično poveča zmogljivost celotnega sistema.

Čipi v večini sodobnih namiznih računalnikov imajo štiri jedra, vendar so izdelovalci čipov že napovedali, da nameravajo preiti na šest jeder, 16-jedrni procesorji pa še danes niso neobičajni za vrhunske strežnike.

Več kot je jeder, večji je problem porazdelitve pomnilnika med vsa jedra ob hkratnem sodelovanju. Z večanjem števila jeder je vedno bolj koristno minimizirati izgubo časa za upravljanje jeder pri obdelavi podatkov – saj hitrost izmenjave podatkov zaostaja za hitrostjo procesorja in obdelave podatkov v pomnilniku. Lahko fizično dostopate do hitrega predpomnilnika nekoga drugega ali pa dostopate do svojega počasnega, vendar prihranite na času prenosa podatkov. Naloga je zapletena zaradi dejstva, da količina pomnilnika, ki ga zahtevajo programi, ne ustreza jasno količini predpomnilnika vsake vrste.

Fizično lahko čim bližje procesorju postavimo le zelo omejeno količino pomnilnika - L1 predpomnilnik procesorja, katerega prostornina je izjemno nepomembna. Daniel Sanchez, Po-An Tsai in Nathan Beckmann, raziskovalci iz Laboratorija za računalništvo in umetno inteligenco Inštituta za tehnologijo v Massachusettsu, so naučili računalnik konfigurirati različne vrste svojega pomnilnika za prilagodljivo hierarhijo programov v realnem času. Nov sistem, imenovan Jenga, analizira volumetrične potrebe in pogostost programskega dostopa do pomnilnika ter prerazporeja moč vsake od treh vrst procesorskega predpomnilnika v kombinacijah, ki zagotavljajo večjo učinkovitost in prihranek energije.

Za začetek so raziskovalci preizkusili povečanje zmogljivosti pri kombiniranju statičnega in dinamičnega pomnilnika pri delu na programih za enojedrni procesor in pridobili primarno hierarhijo – kdaj je katero kombinacijo bolje uporabiti. Iz 2 vrst pomnilnika ali iz enega. Ocenjena sta bila dva parametra: zakasnitev signala (latenca) in poraba energije med delovanjem posameznega programa. Približno 40% programov je začelo delovati slabše s kombinacijo vrst pomnilnika, ostalo - bolje. Ko so zabeležili, kateri programi imajo radi mešano zmogljivost in kateri imajo radi velikost pomnilnika, so raziskovalci zgradili svoj sistem Jenga.

Na virtualnem računalniku s 36 jedri so virtualno preizkusili 4 vrste programov. Testirani programi:

• omnet – Objective Modular Network Testbed, simulacijska knjižnica C in platforma orodij za simulacijo omrežja (modra na sliki)
• mcf - Meta Content Framework (rdeča barva)
• astar - programska oprema za prikaz navidezne resničnosti (zelena)
• bzip2 - arhivar (vijolična barva)

Slika prikazuje, kje in kako so bili obdelani podatki posameznega programa. Črke označujejo, kje se izvaja vsaka aplikacija (ena na kvadrant), barve označujejo, kje se nahajajo njeni podatki, senčenje pa označuje drugo raven virtualne hierarhije, če je prisotna.

Ravni predpomnilnika

Predpomnilnik procesorja je razdeljen na več nivojev. Za univerzalne procesorje - do 3. Najhitrejši pomnilnik je predpomnilnik prve stopnje - L1-cache, saj se nahaja na istem čipu kot procesor. Sestavljen je iz predpomnilnika navodil in podatkovnega predpomnilnika. Nekateri procesorji brez predpomnilnika L1 ne morejo delovati. Predpomnilnik L1 deluje na frekvenci procesorja in je dostopen v vsakem taktu. Pogosto je mogoče izvesti več operacij branja/pisanja hkrati. Obseg je običajno majhen - ne več kot 128 KB.

Predpomnilnik druge ravni, L2, sodeluje s predpomnilnikom L1. Je drugi najhitrejši. Običajno se nahaja na čipu, kot je L1, ali v neposredni bližini jedra, na primer v kartuši procesorja. Pri starejših procesorjih nabor čipov na matični plošči. Prostornina predpomnilnika L2 s 128 KB na 12 MB. V sodobnih večjedrnih procesorjih je predpomnilnik druge stopnje, ki se nahaja na istem čipu, ločen pomnilnik - s skupno prostornino predpomnilnika 8 MB, vsako jedro predstavlja 2 MB. Običajno je zakasnitev predpomnilnika L2, ki se nahaja na jedrnem čipu, od 8 do 20 taktov jedra. Pri opravilih, ki vključujejo številne dostope do omejenega pomnilniškega področja, na primer DBMS, njegova polna uporaba desetkrat poveča produktivnost.

Predpomnilnik L3 je običajno še večji, čeprav nekoliko počasnejši od predpomnilnika L2 (zaradi dejstva, da je vodilo med L2 in L3 ožje od vodila med L1 in L2). L3 se običajno nahaja ločeno od jedra procesorja, vendar je lahko velik - več kot 32 MB. Predpomnilnik L3 je počasnejši od prejšnjih predpomnilnikov, vendar še vedno hitrejši od RAM-a. V večprocesorskih sistemih je v splošni uporabi. Uporaba predpomnilnika tretje ravni je upravičena v zelo ozkem obsegu nalog in morda ne samo, da ne zagotovi povečanja zmogljivosti, ampak, nasprotno, vodi do splošnega zmanjšanja zmogljivosti sistema.

Onemogočanje predpomnilnika druge in tretje ravni je najbolj uporabno pri matematičnih težavah, ko je količina podatkov manjša od velikosti predpomnilnika. V tem primeru lahko vse podatke naenkrat naložite v predpomnilnik L1 in jih nato obdelate.

Jenga redno konfigurira virtualne hierarhije na ravni OS, da zmanjša izmenjavo podatkov, pri čemer upošteva omejitve virov in vedenje aplikacij. Vsaka rekonfiguracija je sestavljena iz štirih korakov.

Jenga distribuira podatke ne le glede na to, kateri programi se pošiljajo – tisti, ki imajo radi velik pomnilnik z eno hitrostjo, ali tisti, ki imajo radi hitrost mešanih predpomnilnikov, ampak tudi glede na fizično bližino pomnilniških celic podatkom, ki se obdelujejo. Ne glede na vrsto predpomnilnika, ki ga program zahteva privzeto ali po hierarhiji. Glavna stvar je zmanjšati zakasnitev signala in porabo energije. Odvisno od tega, koliko vrst pomnilnika je programu všeč, Jenga modelira zakasnitev vsake virtualne hierarhije z eno ali dvema nivojema. Dvonivojske hierarhije tvorijo površino, enonivojske hierarhije tvorijo krivuljo. Jenga nato projicira minimalni zamik v dimenzijah VL1, kar ima za posledico dve krivulji. Končno Jenga uporabi te krivulje za izbiro najboljše hierarhije (tj. velikosti VL1).

Uporaba Jenge je imela opazen učinek. Virtualni 36-jedrni čip je začel delovati 30 odstotkov hitreje in porabil 85 odstotkov manj energije. Seveda je za zdaj Jenga le simulacija delujočega računalnika in bo minilo še nekaj časa, preden boste videli prave primere tega predpomnilnika in celo preden ga bodo proizvajalci čipov sprejeli, če jim je tehnologija všeč.

Konfiguracija običajnega 36 jedrskega stroja

• Procesorji. 36 jeder, x86-64 ISA, 2,4 GHz, Silvermont-like OOO: 8B-wide
  ifetch; 2-nivojski bpred s 512×10-bitnimi BHSR-ji + 1024×2-bitni PHT, 2-smerno dekodiranje/izdaja/preimenovanje/zaveza, 32-vnosni IQ in ROB, 10-vnosni LQ, 16-vnosni SQ; 371 pJ/navodilo, 163 mW/statična moč jedra
• L1 predpomnilniki. 32 KB, 8-smerni set-asociativni, razdeljeni predpomnilniki podatkov in navodil,
  3-ciklična zakasnitev; 15/33 pJ na zadetek/zgrešen
• Prefetchers Storitev. 16-vhodni vnaprejšnji iskalniki tokov, oblikovani po vzoru in potrjeni
  Nehalem
• L2 predpomnilniki. 128 KB zasebno na jedro, 8-smerno nastavljeno asociativno, vključujoče, 6-ciklična zakasnitev; 46/93 pJ na zadetek/zgrešen
• Koherentni način. 16-smerne banke imenikov s 6-cikličnimi zakasnitvami za Jenga; imeniki L3 v predpomnilniku za druge
• Global NoC. mreža 6 × 6, 128-bitni premiki in povezave, usmerjanje X-Y, 2-ciklični cevovodni usmerjevalniki, 1-ciklične povezave; 63/71 pJ na prelet usmerjevalnika/povezave, 12/4mW statične moči usmerjevalnika/povezave
• Statični pomnilnik blokira SRAM. 18 MB, ena 512 KB banka na ploščico, 4-smerni zcache z 52 kandidati, 9-ciklična zakasnitev banke, particioniranje Vantage; 240/500 pJ na zadetek/zgrešeno, 28 mW/bank statične moči
• Večplastni zloženi DRAM. 1152 MB, en trezor 128 MB na 4 ploščice, zlitina z MAP-I DDR3-3200 (1600 MHz), 128-bitno vodilo, 16 rangov, 8 bank/rang, medpomnilnik vrstic 2 KB; 4,4/6,2 nJ na zadetek/zgrešen, 88 mW/statična moč v trezorju
• Glavni pomnilnik. 4 kanali DDR3-1600, 64-bitno vodilo, 2 ranga/kanal, 8 bank/rang, medpomnilnik vrstic 8 KB; 20 nJ/dostop, 4W statične moči
• DRAM časi. tCAS=8, tRCD=8, tRTP=4, tRAS=24, tRP=8, tRRD=4, tWTR=4, tWR=8, tFAW=18 (vsi časi v tCK; zloženi DRAM ima polovico tCK kot glavni pomnilnik )

Kako pomemben je predpomnilnik L3 za procesorje AMD?

Večjedrne procesorje je namreč smiselno opremiti z namenskim pomnilnikom, ki si ga bodo delila vsa razpoložljiva jedra. V tej vlogi lahko hitri predpomnilnik tretje ravni (L3) bistveno pospeši dostop do podatkov, ki se najpogosteje zahtevajo. Potem jedrom, če je le mogoče, ne bo treba dostopati do počasnega glavnega pomnilnika (RAM).

Vsaj v teoriji. Nedavno AMD napovedal procesor Athlon II X4, ki je model Phenom II X4 brez predpomnilnika L3, namiguje, da to ni tako potrebno. Odločili smo se neposredno primerjati dva procesorja (z in brez predpomnilnika L3), da bi preizkusili, kako predpomnilnik vpliva na zmogljivost.

Kliknite na sliko za povečavo.

Kako deluje predpomnilnik?

Preden se poglobimo v teste, je pomembno razumeti nekaj osnov. Načelo delovanja predpomnilnika je precej preprosto. Predpomnilnik shrani podatke čim bližje procesnim jedrom procesorja, da zmanjša zahteve CPE-ja na bolj oddaljen in počasen pomnilnik. Na sodobnih namiznih platformah hierarhija predpomnilnika vključuje kar tri nivoje, ki so pred dostopom do RAM-a. Poleg tega predpomnilniki druge in zlasti tretje ravni ne služijo samo za shranjevanje podatkov. Njihov namen je preprečiti preobremenitev procesorskega vodila, ko morajo jedra izmenjati informacije.

Zadetki in zgrešitve

Učinkovitost arhitektur predpomnilnika se meri s stopnjo zadetkov. Podatkovne zahteve, ki jih lahko izpolni predpomnilnik, se štejejo za zadetke. Če ta predpomnilnik ne vsebuje potrebnih podatkov, se zahteva posreduje naprej po cevovodu pomnilnika in šteje se zgrešena. Seveda zgrešitve povzročijo več časa, potrebnega za pridobivanje informacij. Posledično se v računalniškem cevovodu pojavijo "mehurčki" (mirovanja) in zamude. Nasprotno, zadetki vam omogočajo, da ohranite največjo zmogljivost.

Vpis v predpomnilnik, ekskluzivnost, koherenca

Pravila zamenjave narekujejo, kako se v predpomnilniku sprosti prostor za nove vnose. Ker se morajo podatki, zapisani v predpomnilnik, sčasoma pojaviti v glavnem pomnilniku, lahko sistemi to počnejo hkrati s pisanjem v predpomnilnik (prepisovanje) ali pa označijo podatkovna področja kot "umazana" (zapisovanje nazaj) in pišejo v pomnilnika, ko je izgnan iz predpomnilnika.

Podatke v več nivojih predpomnilnika je mogoče shraniti ekskluzivno, torej brez redundance. Potem ne boste našli istih podatkovnih vrstic v dveh različnih hierarhijah predpomnilnika. Lahko pa predpomnilniki delujejo vključujoče, kar pomeni, da nižje ravni predpomnilnika zajamčeno vsebujejo podatke, ki so prisotni na zgornjih ravneh predpomnilnika (bližje jedru procesorja). AMD Phenom uporablja ekskluzivni predpomnilnik L3, medtem ko Intel sledi strategiji vključujočega predpomnilnika. Protokoli skladnosti zagotavljajo celovitost in svežost podatkov v različnih jedrih, ravneh predpomnilnika in celo procesorjih.

Velikost predpomnilnika

Večji predpomnilnik lahko vsebuje več podatkov, vendar ponavadi poveča zakasnitev. Poleg tega velik predpomnilnik porabi precejšnje število procesorskih tranzistorjev, zato je pomembno najti ravnotežje med proračunom tranzistorja, velikostjo matrice, porabo energije in zmogljivostjo/zakasnitvijo.

Asociativnost

Vnosi v RAM-u so lahko neposredno preslikani v predpomnilnik, kar pomeni, da je na voljo le en položaj predpomnilnika za kopijo podatkov iz RAM-a, ali pa so lahko n-smerni asociativni, kar pomeni, da obstaja n možnih lokacij v predpomnilniku, kjer je to podatki se lahko shranijo. Višje stopnje asociativnosti (do popolnoma asociativnih predpomnilnikov) zagotavljajo večjo prilagodljivost predpomnilnika, ker obstoječih podatkov v predpomnilniku ni treba prepisati. Z drugimi besedami, visoka n-stopnja asociativnosti zagotavlja višjo stopnjo zadetkov, vendar tudi poveča zakasnitev, ker je potrebno več časa za preverjanje vseh teh povezav za zadetek. Običajno je najvišja stopnja povezave razumna za zadnjo raven predpomnjenja, saj je tam na voljo največja zmogljivost in bo iskanje podatkov zunaj tega predpomnilnika povzročilo, da bo procesor dostopal do počasnega RAM-a.

Tu je nekaj primerov: Core i5 in i7 uporabljata 32 KB predpomnilnika L1 z 8-smerno asociativnostjo za podatke in 32 KB predpomnilnika L1 s 4-smerno asociativnostjo za navodila. Razumljivo je, da Intel želi, da so navodila na voljo hitreje in da ima predpomnilnik podatkov L1 največjo stopnjo zadetkov. Predpomnilnik L2 na procesorjih Intel ima 8-smerno asociativnost, predpomnilnik Intel L3 pa je še pametnejši, saj izvaja 16-smerno asociativnost za povečanje števila zadetkov.

Vendar pa AMD sledi drugačni strategiji s procesorji Phenom II X4, ki uporablja dvosmerni asociativni predpomnilnik L1 za zmanjšanje zakasnitve. Da bi nadomestili morebitne napake, so podvojili kapaciteto predpomnilnika: 64 KB za podatke in 64 KB za navodila. Predpomnilnik L2 ima 8-smerno asociativnost, kot Intelova zasnova, vendar AMD-jev predpomnilnik L3 deluje z 48-smerno asociativnostjo. Toda odločitve o izbiri ene arhitekture predpomnilnika namesto druge ni mogoče oceniti brez upoštevanja celotne arhitekture CPU. Povsem naravno je, da imajo rezultati testa praktičen pomen in naš cilj je bil prav praktičen preizkus celotne kompleksne večnivojske strukture predpomnjenja.

Vsak sodoben procesor ima namenski predpomnilnik, ki shranjuje navodila procesorja in podatke, pripravljene za uporabo skoraj v trenutku. Ta raven se običajno imenuje predpomnilnik ravni 1 ali L1 in je bila prvič predstavljena v procesorjih 486DX. Pred kratkim so procesorji AMD postali standard s 64 KB predpomnilnika L1 na jedro (za podatke in navodila), procesorji Intel pa uporabljajo 32 KB predpomnilnika L1 na jedro (tudi za podatke in navodila).

Predpomnilnik L1 se je prvič pojavil na procesorjih 486DX, nato pa je postal sestavni del vseh sodobnih procesorjev.

Drugostopenjski predpomnilnik (L2) se je pojavil na vseh procesorjih po izdaji Pentiuma III, čeprav so bile njegove prve izvedbe na embalaži v procesorju Pentium Pro (vendar ne na čipu). Sodobni procesorji so opremljeni z do 6 MB predpomnilnika L2 na čipu. Praviloma je ta prostornina razdeljena med dve jedri na primer procesorju Intel Core 2 Duo. Tipične konfiguracije L2 zagotavljajo 512 KB ali 1 MB predpomnilnika na jedro. Procesorji z manjšo velikostjo predpomnilnika L2 so običajno na nižji cenovni ravni. Spodaj je diagram zgodnjih implementacij predpomnilnika L2.

Pentium Pro je imel predpomnilnik L2 v embalaži procesorja. V naslednjih generacijah Pentiuma III in Athlona je bil predpomnilnik L2 implementiran prek ločenih čipov SRAM, kar je bilo takrat zelo pogosto (1998, 1999).

Naknadna objava procesne tehnologije do 180 nm je proizvajalcem omogočila, da končno integrirajo L2 predpomnilnik v procesorsko matrico.

Prvi dvojedrni procesorji so preprosto uporabili obstoječe modele, ki so vključevali dve matrici na paket. AMD je predstavil dvojedrni procesor na monolitnem čipu, dodal pomnilniški krmilnik in stikalo, Intel pa je preprosto sestavil dva enojedrna čipa v en paket za svoj prvi dvojedrni procesor.

Prvič se je predpomnilnik L2 začel deliti med dvema računalniškima jedroma na procesorjih Core 2 Duo. AMD je šel še dlje in ustvaril svoj prvi štirijedrni Phenom iz nič, Intel pa je ponovno uporabil par matric, tokrat dve dvojedrni matrici Core 2, za svoj prvi štirijedrni procesor za zmanjšanje stroškov.

Predpomnilnik tretje ravni obstaja že od zgodnjih dni procesorja Alpha 21165 (96 KB, procesorji predstavljeni leta 1995) ali IBM Power 4 (256 KB, 2001). Vendar se je v arhitekturah, ki temeljijo na x86, predpomnilnik L3 prvič pojavil pri modelih Intel Itanium 2, Pentium 4 Extreme (Gallatin, oba procesorja 2003) in Xeon MP (2006).

Zgodnje izvedbe so preprosto zagotovile drugo raven v hierarhiji predpomnilnika, čeprav sodobne arhitekture uporabljajo predpomnilnik L3 kot velik skupni medpomnilnik za prenos podatkov med jedri v večjedrnih procesorjih. To je poudarjeno z visoko n-stopnjo asociativnosti. Bolje je malo dlje iskati podatke v predpomnilniku, kot da se znajdete v situaciji, ko več jeder uporablja zelo počasen dostop do glavnega RAM-a. AMD je prvi predstavil predpomnilnik L3 na namiznem procesorju z že omenjeno linijo Phenom. 65 nm Phenom X4 je vseboval 2 MB skupnega predpomnilnika L3, sodobni 45 nm Phenom II X4 pa že ima 6 MB skupnega predpomnilnika L3. Procesorji Intel Core i7 in i5 uporabljajo 8 MB predpomnilnika L3.

Sodobni štirijedrni procesorji imajo namenske predpomnilnike L1 in L2 za vsako jedro, pa tudi velik predpomnilnik L3, ki si ga delijo vsa jedra. Skupni predpomnilnik L3 omogoča tudi izmenjavo podatkov, ki jih jedra lahko delajo vzporedno.

Cache je v procesor vgrajen pomnilnik, v katerega se zapisujejo najpogosteje uporabljeni podatki (ukazi) RAM-a, kar bistveno pohitri delo.

Velikost predpomnilnika L1 (od 8 do 128 KB)
Velikost predpomnilnika ravni 1.
Predpomnilnik ravni 1 je blok hitrega pomnilnika, ki se nahaja neposredno v jedru procesorja.
Podatki, pridobljeni iz RAM-a, se kopirajo vanj.

Shranjevanje jedrnih navodil izboljša zmogljivost procesorja zaradi hitrejše obdelave podatkov (obdelava iz predpomnilnika je hitrejša kot iz RAM-a).

Kapaciteta predpomnilnika prve stopnje je majhna in znaša kilobajtov.
Običajno imajo "starejši" modeli procesorjev večji predpomnilnik L1.
Za večjedrne modele je navedena količina predpomnilnika L1 za eno jedro.

Velikost predpomnilnika L2 (od 128 do 12288 KB)
Velikost predpomnilnika ravni 2.
Predpomnilnik L2 je blok hitrega pomnilnika, ki opravlja enake funkcije kot predpomnilnik L1 (glejte »Zmogljivost predpomnilnika L1«), vendar ima nižjo hitrost in večjo zmogljivost.

Če izbirate procesor za naloge, ki zahtevajo veliko virov, bo bolje izbrati model z velikim predpomnilnikom L2.
Za večjedrne procesorje je navedena skupna količina predpomnilnika druge ravni.

Velikost predpomnilnika L3 (od 0 do 16384 KB)
Velikost predpomnilnika ravni 3.
Integrirani predpomnilnik L3 v kombinaciji s hitrim sistemskim vodilom tvori kanal za izmenjavo podatkov visoke hitrosti s sistemskim pomnilnikom.

S predpomnilnikom tretje stopnje so praviloma opremljeni samo procesorji za strežniške rešitve ali posebne izdaje »namiznih« procesorjev.

Na primer, linije procesorjev, kot so Intel Pentium 4 Extreme Edition, Xeon DP, Itanium 2, Xeon MP in druge, imajo predpomnilnik tretje stopnje.

Twin BiCS FLASH - nova tehnologija 3D flash pomnilnika

11. decembra 2019 je na IEEE International Electronic Devices Meeting (IEDM) korporacija TOKYO-Kioxia objavila tehnologijo 3D flash pomnilnika - Twin BiCS FLASH.

Gonilnik AMD Radeon Software Adrenalin Edition 2020 19.12.2 WHQL (dodan)

10. decembra je AMD predstavil mega gonilnik Radeon Software Adrenalin 2020 Edition 19.12.2 WHQL.

Windows 10 Kumulativna posodobitev 1909 KB4530684

10. decembra 2019 je Microsoft izdal zbirno posodobitev KB4530684 (Build 18363.535) za Windows 10. november 2019 Update (različica 1909) na procesorjih x86, x64 (amd64), ARM64 in Windows Server 2019 (1909) za sisteme, ki temeljijo na x64.

Gonilnik NVIDIA Game Ready GeForce 441.66 WHQL

Gonilnik NVIDIA GeForce Game Ready 441.66 WHQL vključuje podporo za MechWarrior 5: Mercenaries in Detroit: Become Human ter dodaja tudi podporo G-SYNC za monitorje MSI MAG251RX in ViewSonic XG270.

Kaj je predpomnilnik procesorja

Opravlja približno enako funkcijo kot RAM. Samo predpomnilnik je pomnilnik, vgrajen v procesor. Predpomnilnik uporablja procesor za shranjevanje informacij. Najpogosteje uporabljene podatke hrani v medpomnilniku, zaradi česar se čas naslednjega dostopa do njih znatno skrajša. Če je zmogljivost RAM-a na novih računalnikih od 1 GB, potem je njihov predpomnilnik približno 2-8 MB. Kot lahko vidite, je razlika v kapaciteti pomnilnika opazna. Toda tudi ta glasnost je povsem dovolj za normalno delovanje celotnega sistema. Dandanes so pogosti procesorji z dvema nivojema predpomnilnika: L1 (prva raven) in L2 (druga raven). Predpomnilnik L1 je veliko manjši od predpomnilnika L2, običajno okoli 128 KB. Uporablja se za shranjevanje navodil. Toda druga raven se uporablja za shranjevanje podatkov, zato je večja. Večina procesorjev ima zdaj skupni predpomnilnik druge ravni. Vendar ga nimajo vsi, na primer AMD Athlon 64 X 2 ima svoj L2 predpomnilnik za vsako jedro. Kampanja AMD obljublja, da bo kmalu zagotovila procesor AMD Phenom s štirimi jedri in tremi nivoji predpomnilnika.

Predpomnilnik programske opreme

Predpomnilnik procesorja se pogosto zamenjuje s predpomnilnikom programske opreme. To so popolnoma različne stvari, čeprav opravljajo podobno funkcijo. Predpomnilnik procesorja je čip, vgrajen v procesor, ki mu pomaga hitro obdelati informacije. Programski predpomnilnik je mapa ali neka datoteka na vašem trdem disku, kamor program shranjuje informacije, ki jih potrebuje. Poglejmo primer: naložili ste moje spletno mesto, glava spletnega mesta (slika na samem vrhu) in ostale slike so bile shranjene v predpomnilnik vašega brskalnika. Če se vrnete sem na primer jutri, se slike ne bodo več nalagale iz interneta, ampak iz predpomnilnika vašega računalnika, kar vam prihrani denar. Če imate brskalnik Opera, se mapa s slikami, ki ste jih prenesli, nahaja na.