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एल 1, एल 2 और एल 3 कैश क्या है और यह कैसे काम करता है?

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क्या आपने कभी कैश एल 1, एल 2, और एल 3 के बारे में सुना है? निश्चित रूप से हाँ, लेकिन यदि आप सुनिश्चित नहीं हैं कि इन कैश स्तरों का वास्तव में क्या मतलब है, तो इस लेख में हम अपनी क्षमता के अनुसार सब कुछ समझाने की कोशिश करेंगे। अब से आप प्रोसेसर की मेमोरी विशेषताओं को बेहतर ढंग से समझ पाएंगे।

आपको पहले से ही पता होगा कि कंप्यूटर का सबसे महत्वपूर्ण घटक इसकी मेमोरी है, हम रैम मेमोरी के पाठ्यक्रम के बारे में बात करते हैं, एक जहां सभी प्रोग्राम और ऑपरेटिंग सिस्टम लोड होते हैं ताकि वे प्रोसेसर द्वारा उपयोग किए जाएं या डिस्क तक पहुंचने की आवश्यकता हो कठिन।

रैम हार्ड ड्राइव की तुलना में बहुत तेज है, खासकर मैकेनिकल ड्राइव की तुलना में। लेकिन हमारे कंप्यूटर में अभी भी एक तेज मेमोरी है, विशेष रूप से हमारे प्रोसेसर के भीतर, और यह कैश मेमोरी है, जो आज हम देखेंगे।

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CPU की cache memory क्या होती है

पहली बात हमें यह जानना होगा कि सामान्य रूप से कैश क्या है। जैसा कि हम पहले ही कह चुके हैं, एक पीसी के भीतर कई तरह की मेमोरी होती है और ठीक उसी तरह कैश मेमोरी सबसे तेज होगी।

भंडारण का स्तर

शुरू करने के लिए, पहले चरण में हमारे पास प्राथमिक भंडारण होगा, जो निस्संदेह हार्ड ड्राइव हैं । उनमें सभी जानकारी स्थायी रूप से संग्रहीत की जाती है, इससे ऑपरेटिंग सिस्टम एक कार्यात्मक पीसी बनाता है। यह सबसे धीमी मेमोरी है, जो HDD (मैकेनिकल हार्ड ड्राइव) पर लगभग 150MB / s से लेकर बाजार में सबसे तेज SSDs के प्रभावशाली 3, 500MB / s तक है

दूसरा, हमारे पास रैंडम एक्सेस मेमोरी या रैम होगी । यह एक छोटी सॉलिड स्टेट मेमोरी है, जो डेटा को स्थायी रूप से स्टोर करने में सक्षम नहीं है और हार्ड डिस्क और प्रोसेसर के बीच गेटवे की तरह काम करता है। यह DDR4 में 30, 000 MB / s से अधिक की गति प्रदान करता है। मेमोरी को DRAM (डायनेमिक रैम) भी कहा जाता है क्योंकि जानकारी खोने से बचने के लिए इसे लगातार अपडेट करने की आवश्यकता होती है।

तीसरा स्तर, सबसे तेज

और अंत में हम शीर्ष पर आते हैं, कैश । यह एक बहुत छोटी मेमोरी है जो अपने स्वयं के माइक्रोप्रोसेसर और SRAM (स्टैटिक रैम) प्रकार के अंदर स्थापित होती है । यह सामान्य रैम की तुलना में बहुत अधिक महंगा है, और लगातार अपडेट किए बिना डेटा पकड़ सकता है।

सीपीयू के अंदर स्थापित होने का तथ्य इसे प्रसंस्करण कोर के सबसे करीब बनाता है, और यही कारण है कि इसे तेजी से लानत होना चाहिए । वास्तव में, यह 200 जीबी / एस से अधिक की गति और लगभग 10 या 11 एनएस (नैनोसेकंड) की विलंबता तक पहुंचता है । कैश मेमोरी उन निर्देशों को संग्रहीत करने के लिए होती है जो CPU द्वारा संसाधित किए जाने वाले आसन्न हैं, ताकि यह उन्हें जल्दी से जल्दी एक्सेस कर सके।

बदले में, कैश मेमोरी को कई स्तरों में विभाजित किया जाता है, प्रत्येक तेज, छोटा और प्रोसेसर के करीब। प्रोसेसर के पास वर्तमान में कुल तीन स्तर कैश मेमोरी है । इससे पहले कि हम इस पर ध्यान दें, आइए एक त्वरित रूप से देखें कि कैश कैसे काम करता है।

कैशिंग कैसे काम करता है

आप यह नहीं जानते होंगे, लेकिन व्यावहारिक रूप से कंप्यूटर के सभी बाह्य उपकरणों और तत्वों की अपनी कैश मेमोरी होती है, उदाहरण के लिए, हार्ड ड्राइव स्वयं, प्रिंटर और निश्चित रूप से ग्राफिक्स कार्ड के GPU । और उन सभी का फ़ंक्शन, जिसमें सीपीयू भी शामिल है, समान होगा।

जैसा कि हम जानते हैं, एक कंप्यूटर ऑपरेटिंग सिस्टम और इसके कार्यक्रमों के लिए "स्मार्ट" है। इनमें से प्रत्येक कार्यक्रम एक प्रोग्रामिंग भाषा से बनाया गया है, जो बदले में निर्देशों का एक सेट है जिसे सीपीयू में क्रमबद्ध तरीके से निष्पादित किया जाना चाहिए । हम एक क्रमबद्ध तरीके से कहते हैं क्योंकि यह इस बिंदु पर है कि विभिन्न स्तरों के भंडारण की स्थापना से समझ में आता है।

डेटा को हार्ड ड्राइव में एक निश्चित तरीके से संग्रहीत किया जाता है, लेकिन चूंकि वे बहुत धीमी हैं और सीपीयू से "अभी तक" हैं, वे रैम मेमोरी में पहले लोड होते हैं, बहुत तेज भंडारण और केवल उन कार्यक्रमों के लिए उपयोग किया जाता है जो हैं संचालन में।

मेमोरी कंट्रोलर प्ले में आता है

लेकिन यह अभी भी पर्याप्त नहीं है, क्योंकि आज का सीपीयू बहुत तेज है और प्रत्येक कोर पर हर सेकंड लाखों संचालन करने में सक्षम है, कैश प्रवेश करता है। सीपीयू के अंदर एक मेमोरी कंट्रोलर होता है, जो मूल रूप से उत्तरी पुल या नॉर्थ ब्रिज कहलाता है और मदरबोर्ड पर लगाई गई चिप थी। खैर, यह मेमोरी कंट्रोलर अब सीपीयू के अंदर है और उन निर्देशों को लेने के लिए है जो रैम मेमोरी से निष्पादित होने जा रहे हैं, और प्रोसेसिंग चक्र के परिणामों को वापस करने के लिए भी।

लेकिन दो प्रकार की बसें भी हैं जो रैम मेमोरी के साथ सीपीयू को संचार करने के प्रभारी हैं, उन्हें डेटा बस और एड्रेस बस कहा जाता है:

  • डेटा बस: वे मूल रूप से ट्रैक हैं जहां डेटा और निर्देश प्रसारित होते हैं । एक डेटा बस होगी जो रैम, कैश और कोर को एक दूसरे के साथ संचार करती है। पता बस: यह एक स्वतंत्र चैनल है जहां सीपीयू मेमोरी पते का अनुरोध करता है जहां डेटा स्थित है। निर्देश मेमोरी कोशिकाओं में संग्रहीत होते हैं, जिसमें एक पता होता है, और रैम, कैश और सीपीयू दोनों को प्रश्न में डेटा का पता लगाने के लिए इसे जानना चाहिए।

L1, L2 और L3 कैश

अब तक, हम पहले से ही काफी हद तक समझते हैं कि पीसी पर स्टोरेज कैसे काम करता है, और कैशिंग कैसे काम करता है । लेकिन हमें पता होना चाहिए कि सीपीयू के अंदर एक कैश एल 1, एल 2 और एल 3 है, यह अविश्वसनीय लगता है कि कुछ इतना छोटा फिट बैठता है? कैश मेमोरी के इन तीन स्तरों के लिए क्षमता का एक पदानुक्रम गति और निश्चित रूप से पूरा करता है।

L1 कैश मेमोरी

L1 कैश सबसे तेज़ कॉन्फ़िगरेशन है, जो कोर के सबसे करीब है । यह CPU द्वारा तुरंत उपयोग किए जाने वाले डेटा को संग्रहीत करता है, और इसीलिए इसकी गति लगभग 1150 GB / s है और विलंबता केवल 0.9 ns है।

इस कैश मेमोरी का आकार कुल मिलाकर लगभग 256 KB है, हालाँकि CPU पावर (और लागत) के आधार पर यह कम या अधिक होगा, वास्तव में, इंटेल कोर i9-7980 XE जैसे वर्कस्टेशन प्रोसेसर में कुछ है कुल 1152 KB।

इस L1 कैश को दो प्रकारों में विभाजित किया गया है, L1 डेटा कैश और L1 इंस्ट्रक्शन कैश, पहला है जो प्रोसेस किए जाने वाले डेटा को स्टोर करने के लिए है और दूसरा एक ऑपरेशन के बारे में जानकारी स्टोर करता है (जोड़, घटाव, गुणा) आदि)।

इसके अलावा, प्रत्येक कोर का अपना L1 कैश होता है, इसलिए यदि हमारे पास 6-कोर प्रोसेसर है, तो हमारे पास 6 L1 कैश L1 D और L1 I में विभाजित होंगे। इंटेल प्रोसेसर में हर एक 32 KB का है, और AMD प्रोसेसर L1 I पर 32 KB या 64 KB भी हैं। बेशक वे गुणवत्ता और शक्ति के अनुसार अलग-अलग होंगे, हमेशा की तरह।

L2 कैश मेमोरी

अगला जो हम पाएंगे वह L2 या लेवल 2 कैश होगाइसमें अधिक भंडारण क्षमता है, हालांकि यह थोड़ा धीमा होगा, लगभग 470 जीबी / एस और 2.8 एनएस विलंबता । स्टोरेज का साइज़ आमतौर पर 256 KB और 18 MB के बीच होता है। हम पहले से ही देखते हैं कि वे उस गति के लिए काफी क्षमता हैं जिसे हम संभालते हैं।

निर्देश और डेटा इसमें संग्रहीत हैं और जल्द ही सीपीयू द्वारा उपयोग किया जाएगा, और इस मामले में यह निर्देश और डेटा में विभाजित नहीं है । लेकिन हमारे पास प्रत्येक कोर के लिए एक L2 कैश है, कम से कम यह सबसे अधिक प्रासंगिक प्रोसेसर के साथ मामला है। प्रत्येक कोर के लिए, आमतौर पर 256, 512 या 1024 KB तक होते हैं

L3 कैश मेमोरी

अंत में हम L3 कैश पाएंगे, जिसमें प्रोसेसर चिप पर इसके लिए एक समर्पित स्थान है। यह सबसे बड़ा और सबसे धीमा भी होगा, हम 200 GB / s और 11 ns विलंबता के बारे में बात कर रहे हैं

वर्तमान में एक योग्य प्रोसेसर में कम से कम 4MB L3 कैश होने वाला है, और 64MB तक की ड्राइव देखी जा सकती है। L3 आम तौर पर लगभग 2MB प्रति कोर में फैला होता है, लेकिन मान लें कि यह प्रत्येक कोर के अंदर नहीं है, इसलिए उनसे संवाद करने के लिए एक डेटा बस है। सीपीयू की सॉल्वेंसी और गति काफी हद तक इस बस और रैम मेमोरी पर निर्भर करती है, और यही वह जगह है जहां इंटेल को AMD से अपनी शक्ति मिलती है।

मेरे प्रोसेसर के कैश L1, L2 और L3 को कैसे जानें

खैर, इस जानकारी को जानने का सबसे तेज़ तरीका है कि आप सीपीयू-जेड टूल डाउनलोड करें, जो पूरी तरह से मुफ्त है और आपको अपने सीपीयू के बारे में पूरी जानकारी प्रदान करेगा। यहां तक ​​कि तीन स्तरों और प्रत्येक के लिए भंडारण की मात्रा। आप इसे इसकी आधिकारिक वेबसाइट से डाउनलोड कर सकते हैं।

आप मेक और मॉडल को ब्राउज़र और निर्माता के पेज पर भी रख सकते हैं, हालाँकि वे आमतौर पर केवल L3 कैश के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। बेशक, हमारे सभी प्रोसेसर की समीक्षा में हम प्रत्येक सीपीयू के कैश के बारे में पूरी जानकारी देते हैं और हम इसके प्रदर्शन को बेंचमार्क करते हैं।

लेटेंसी, बस की चौड़ाई और कैश की कमी

हम समझ चुके हैं कि हार्ड ड्राइव से प्रोसेसिंग मेमोरी तक सभी मेमोरी लेवल के माध्यम से डेटा प्रवाहित होता है। जहां प्रोसेसर पहली बार प्रक्रिया करने के लिए अगले निर्देश की तलाश करता है, कैश मेमोरी में होता है, एक गुणवत्ता प्रणाली को पता होना चाहिए कि डेटा का सही ढंग से पता लगाने के लिए कैसे इसके महत्व के आधार पर इनका उपयोग समय कम से कम किया जाए, जिसे विलंबता कहा जाता है

लेटेंसी तब समय है जब मेमोरी से डेटा एक्सेस करने में समय लगता है । दूर और धीमा, उच्च विलंबता और लंबे समय तक सीपीयू को अपने अगले निर्देश की प्रतीक्षा करनी होगी। इस प्रकार जब कोई निर्देश कैश मेमोरी में स्थित नहीं होता है, तो प्रोसेसर को सीधे रैम मेमोरी में देखना चाहिए, इसे कैश या मिस कैश की कमी कहा जाता है, यह तब होता है जब एक धीमी पीसी का अनुभव होता है।

गति के लिए बस की चौड़ाई भी बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह मेमोरी से सीपीयू तक डेटा के बड़े ब्लॉक को स्थानांतरित करने की क्षमता को चिह्नित करता है । सीपीयू और रैम दोनों 64 बिट्स हैं, लेकिन ड्यूल चैनल फ़ंक्शन इस क्षमता को 128 बिट्स तक दोगुना करने में सक्षम है, ताकि इन तत्वों के बीच स्थानांतरण अधिक क्षमता हो।

एल 1, एल 2 और एल 3 कैश मेमोरी के बारे में निष्कर्ष

हम हमेशा कोर की संख्या और प्रोसेसर की गति पर बहुत कुछ देखते हैं, यह स्पष्ट है कि यह काफी हद तक इसकी कुल गति को निर्धारित करता है। लेकिन एक तत्व जो कभी-कभी आम तौर पर ध्यान में नहीं लिया जाता है वह है कैश मेमोरी, और जब यह एक शक्तिशाली प्रोसेसर होने की आवश्यकता होती है।

उदाहरण के लिए, L3 कैश के 4 या 16 एमबी के साथ 6-कोर सीपीयू होने पर इसका प्रदर्शन मापने के लिए बहुत महत्वपूर्ण होगा, खासकर जब हमारे पास कई खुले कार्यक्रम हैं। इसलिए, अब से, जब आप प्रोसेसर खरीदने का फैसला करते हैं, तो इस खंड पर एक अच्छी नज़र डालें, क्योंकि सब कुछ आवृत्ति पर निर्भर नहीं करता है।

हमारे पास इस विषय पर अधिक दिलचस्प ट्यूटोरियल हैं, इसलिए यहां हम उन्हें छोड़ देते हैं:

हम अपने अपडेट किए गए हार्डवेयर गाइड की भी सलाह देते हैं:

हमें उम्मीद है कि प्रोसेसर और कैश मेमोरी के बारे में अधिक जानने के लिए यह सारी जानकारी आपके लिए उपयोगी रही है। अगर आपका कोई सवाल है तो आप हमें कमेंट बॉक्स में पूछ सकते हैं। अगले ट्यूटोरियल में देखें!

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