Cách hoạt động của bộ nhớ Cache trong CPU như thế nào?

0 08-10-2019, 2:05 pm

Việc phát minh ra bộ nhớ cache (bộ nhớ đệm) là một trong những sự kiện quan trọng nhất trong lịch sử khoa học máy tính. Nhưng bộ nhớ cache là gì, chúng hoạt động như thế nào lại thì hầu như mọi người đều chưa rõ. Bài viết này chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về bộ nhớ cache và cách thức hoạt động của nó.

Bộ nhớ cache là gì?

Hiểu theo cách đơn giản, bộ nhớ cache là bộ nhớ nhanh. Nó chứa một nhóm bộ nhớ nhỏ, chứa các hướng dẫn mà máy tính rất có thể sẽ cần khi thực hiện một tác vụ cụ thể. Máy tính tải thông tin đó vào bộ đệm bằng các thuật toán phức tạp và kiến thức về mã lập trình. Mục đích của việc có một hệ thống bộ cache trong máy tính là để đảm bảo CPU có quyền truy cập không bị cản trở vào dữ liệu mà nó cần.

Hiện nay thì máy tính có 3 loại bộ nhớ, đầu tiên là bộ nhớ chính được tìm thấy trong ổ cứng hoặc SSD. Nó là kho lưu trữ lớn nhất của bộ nhớ trong máy. Sau đó, có RAM hoặc bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, nhanh hơn nhưng nhỏ hơn thiết bị bộ nhớ chính. Cuối cùng, các đơn vị bộ nhớ trong chính CPU được gọi là bộ nhớ cache. Trong 3 loại bộ nhớ trên, bộ nhớ cache là nhanh nhất trong tất cả các loại bộ nhớ.

Bộ nhớ cache có bao nhiêu cấp độ?

Các CPU ban đầu chỉ sử dụng một cấp bộ nhớ cache, nhưng khi công nghệ phát triển, cần phải tách các khu vực truy xuất bộ nhớ này để các hệ thống có thể theo kịp. Ba cấp độ là: Bộ đệm L1 - Đây là bộ đệm chính. Nó nhanh, nhưng nó cũng nhỏ, vì vậy nó bị giới hạn như những gì nó có thể lưu trữ. Nó thường được nhúng trong chip xử lý.Bộ đệm L2 - Còn được gọi là bộ đệm thứ cấp, bộ đệm L2 có thể được nhúng trên chip xử lý hoặc trên một chip riêng với một bus tốc độ cao kết nối nó với CPU.Bộ đệm L3 - Bộ đệm xử lý này là bộ nhớ chuyên dụng có thể dùng làm bản sao lưu cho bộ đệm L1 và L2 của bạn. Nó có thể không nhanh như vậy, nhưng nó giúp tăng hiệu suất của L1 và L2 của bạn.

Xem thêm: CPU tốt nhất dùng để Rendering

CPU và những điều bạn cần phải biết trước khi build PC

Cách thức hoạt động của cache?

Khi một chương trình khởi động trên máy tính của bạn, dữ liệu sẽ truyền từ RAM vào bộ đệm L3, rồi L2 và đến L1 sẽ rót trực tiếp dữ liệu cho các nhân CPU xử lý. Trong khi chương trình đang chạy, CPU tìm kiếm thông tin cần chạy, bắt đầu từ bộ đệm L1 và làm việc ngược từ đó.

Độ trễ là thời gian cần thiết để lấy một phần thông tin. Bộ đệm L1 là nhanh nhất và do đó nó có độ trễ thấp nhất. Khi xảy ra lỗi bộ nhớ cache, độ trễ tăng lên khi máy tính phải tiếp tục tìm kiếm trong các bộ đệm khác nhau để tìm thông tin cần thiết. Bạn có thể xem bộ nhớ đệm như như một cái phễu rót dữ liệu và L1, L2, L3 giống như các tầng của cái phễu đó. Chúng “gia tốc” dữ liệu, làm cho tốc độ dữ liệu nhanh hơn theo từng “Level”. Từ L3, xuống L2 và L1, tốc độ truyền dữ liệu sẽ tăng lên đủ nhanh để giúp CPU có thể hoạt động hết công suất và phát huy tối đa sức mạnh của nó.

Kết luận

Mặc dù bộ nhớ cache không phải là thứ mà khi mua máy tính được thường xuyên quan tâm nhưng nó đáng để bạn kiểm tra. Bộ nhớ cache nhanh hơn sẽ có độ trễ ít hơn, làm cho chương trình của bạn chạy nhanh hơn và hiệu quả hơn. Qua bài viết này, hi vọng bạn sẽ hiểu rõ hơn về bộ nhớ cache và cách thức hoạt động của nó. Chúc bạn thành công!

Khám phá trò chơi trực tuyến chơi cực vui, miễn phí không cần tải về máy

03-05-2025, 6:09 pm

Khám phá các trò chơi miễn phí không cần tải về máy, chơi ngay trên trình duyệt mà không lo chiếm dung lượng. Danh sách phù hợp mọi lứa tuổi, dễ chơi, tiện lợi.

Top 6 bộ PC Gaming chơi game Call Of Duty tối ưu hiệu năng trên giá thành

03-05-2025, 3:45 pm

Tựa game Call of Duty như Modern Warfare II, Warzone hay Black Ops 8 cần một bộ máy gaming có hiệu năng tốt để đảm bảo trải nghiệm giải trí tốt nhất cho các game thủ. Với mức giá hợp lý tại thị trường Việt Nam năm 2025, Nguyễn Công PC đưa ra danh sách 6 máy tính phù hợp với nhu cầu chơi game mượt mà và ngân sách của khách hàng.

12 cách Microsoft cải tiến hệ điều hành Windows 11 và Windows 12 thông minh hơn nhờ AI

03-05-2025, 10:41 am

AI đang dần có vị thế trong mọi lĩnh vực đời sống.Sẽ ra sao nếu AI xuất hiện trong Windows - hệ điều hành cung cấp công cụ hỗ trợ việc quản lý và bảo trì hệ thống máy tính? Bài viết dưới đây chỉ ra 12 cách có thể sử dụng trí tuệ nhân tạo để cải tiến Windows vượt trội hơn.

Cách cố định cột và dòng trong Excel: Hướng dẫn chi tiết từng bước

02-05-2025, 11:52 am

Trong bài viết này, Nguyễn Công PC sẽ hướng dẫn bạn cách cố định cột, dòng trong Excel chi tiết từng bước, dễ thực hiện, phù hợp cho cả những người dùng không rành về công nghệ hoặc mới bắt đầu với Excel.

Xây dựng hệ thống PC mạnh mẽ với RTX 5090 cho training AI hiệu quả

15-04-2025, 5:54 pm

Xu hướng ứng dụng AI đang bùng nổ với những tiến bộ vượt bậc từ học máy, deep learning cho tới các mô hình AI tổng quát. Trong bối cảnh đó, phần cứng đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình training AI, đặc biệt là GPU với khả năng xử lý song song vượt trội.

RTX 5060 Ti xuất hiện trên Geekbench: Nhanh hơn tới 14% so với RTX 4060 Ti

11-04-2025, 4:54 pm

RTX 5060 Ti đã xuất hiện trên Geekbench, xác nhận có 4608 nhân CUDA, xung nhịp boost 2647 MHz, VRAM 16GB. Hiệu năng: nhanh hơn 13-14% so với RTX 4060 Ti, điểm OpenCL cao hơn 5%, nhưng thấp hơn 16% điểm Vulkan so với RX 9070 non-XT. Dự kiến ra mắt ngày 15/4, bán ra từ 16/4/2025.

Bật mí CPU thế hệ mới AMD Milan (Zen 3) và Genova (Zen 4)

08-10-2019, 11:06 am

Tại hội nghị HPC-AI Advisory Council UK, AMD đã tiết lộ chi tiết mới về kiến trúc Zen 3 và Zen 4 của mình. Cùng với một lộ trình đưa ra cho chúng tôi dòng thời gian ra mắt và một số thông số kỹ thuật chính cho các dòng EPYC Milan và Genova, thế hệ tiếp theo của dòng vi xử lý trung tâm dữ liệu EPYC. Bài thuyết trình đã được tải lên YouTube và sau đó được đưa xuống một cách khá nhanh chóng, có thể là do công ty chưa sẵn sàng tiết lộ những chi tiết quan trọng này. Chúng tôi đã lấy một bản sao của video trước khi nó bị gỡ xuống và có một số chi tiết mới về kế hoạch tương lai của AMD.

AMD công bố dòng Card đồ họa Radeon RX 5500 Series mới nhất

07-10-2019, 8:51 pm

Hôm nay, AMD đã công bố dòng sản phẩm card đồ họa Radeon RX 5500 series mới nhất dựa trên kiến trúc RDNA của hãng. Dòng sản phẩm này được chế tạo nhằm mang tính đột phá trong phân khúc chủ đạo, mang đến hiệu quả cao nhất cho các game thủ trong các tựa game ở độ phân giải 1080p.

CPU Cascade Lake-X của Intel dành cho máy tính để bàn cao cấp: 18 nhân với giá dưới 1000 USD

Công nghệ

Review

Hướng dẫn

Tuyển dụng

Tin tức khuyến mại

Tin tức build PC

Sự kiện