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!

Intel thay đổi chính sách driver: Đồ họa tích hợp từ Gen 11 đến Gen 14 sắp bị bỏ rơi?

23-09-2025, 2:42 pm

Theo thông tin mới nhất từ Intel, các dòng vi xử lý cũ hơn sẽ không còn nhận được sự hỗ trợ driver đồ họa đều đặn như trước. Cụ thể, Intel đang chuyển một số thế hệ đồ họa tích hợp sang nhánh hỗ trợ cũ (legacy support), đánh dấu một thay đổi lớn trong chính sách cập nhật của hãng.

Nguyễn Công PC Đồng Hành Cùng Ngày Hội Sách Cũ - Tri Thức Mới 2025 Tại Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

15-09-2025, 3:17 pm

Không chỉ là một sự kiện văn hóa, giáo dục thường niên, Ngày hội Sách cũ - Tri thức mới 2025 tại Trường Đại học Bách khoa TP.HCM năm nay còn trở nên đặc biệt sôi động với sự đồng hành của Nguyễn Công PC với tư cách Nhà Tài Trợ Vàng. Đáng chú ý, Nguyễn Công PC còn là nhà tài trợ chính cho GigaGame, một hoạt động giải trí quy mô hoành tráng lần đầu tiên xuất hiện, hứa hẹn mang đến những trải nghiệm kịch tính và những phần quà cực hấp dẫn.

CHÀO TÂN SINH VIÊN K70 TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI - HÀNH TRÌNH TRI THỨC MỞ RA

15-09-2025, 3:16 pm

Sự kiện "Chào Tân Sinh Viên Đại học Xây dựng Hà Nội 2025" là một trong những hoạt động đáng chú ý nhất trong năm của nhà trường, mang ý nghĩa như một món quà đặc biệt dành tặng cho các tân sinh viên khi bắt đầu hành trình học tập đầy hứa hẹn.

Nguyễn Công PC đồng hành cùng VALORANT Challengers SEA: Khơi dậy niềm đam mê eSports Việt

15-09-2025, 11:37 am

Tháng 9 vừa qua, TP. Hồ Chí Minh đã trở thành tâm điểm của cộng đồng game thủ khu vực với sự kiện VALORANT Challengers SEA: 2025. Đây không chỉ là một giải đấu, mà còn là dấu mốc quan trọng cho nền eSports Việt Nam – nơi Máy tính Nguyễn Công vinh dự góp mặt với vai trò Nhà tài trợ Vàng cho giải đấu VALORANT quốc tế offline đầu tiên tổ chức tại Việt Nam.

Khám phá laptop Lenovo Yoga - Sức mạnh vượt trội, vươn tới mọi giới hạn

03-09-2025, 3:16 pm

Laptop Lenovo Yoga là dòng máy tính cao cấp nổi bật với thiết kế gập xoay 360 độ, mang lại trải nghiệm sử dụng linh hoạt từ công việc đến giải trí. Máy được trang bị cấu hình mạnh mẽ, màn hình cảm ứng sắc nét và thời lượng pin ấn tượng. Tại Nguyễn Công PC, khách hàng dễ dàng chọn lựa đa dạng phiên bản Lenovo Yoga với mức giá ưu đãi cùng chế độ bảo hành uy tín.

Tìm hiểu Laptop Lenovo IdeaPad Slim 5 với thiết kế mỏng nhẹ, hiệu năng tối ưu

03-09-2025, 10:58 am

Lenovo IdeaPad Slim 5 là dòng laptop nổi bật với thiết kế mỏng nhẹ, hiện đại và dễ dàng di chuyển. Máy được trang bị bộ vi xử lý mạnh mẽ cùng màn hình sắc nét, mang lại trải nghiệm mượt mà cho học tập, làm việc và giải trí. Tại Nguyễn Công PC, khách hàng có thể sở hữu sản phẩm chính hãng với mức giá cạnh tranh và nhiều ưu đãi hấp dẫn.

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.