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!

Hàm AND trong Excel là gì? Cách sử dụng hàm AND chi tiết và ví dụ minh họa

22-10-2025, 3:47 pm

Hàm AND trong Excel là một hàm logic giúp kiểm tra nhiều điều kiện cùng lúc và trả về giá trị TRUE hoặc FALSE. Đây là công cụ hữu ích trong việc phân tích dữ liệu, lọc thông tin và kết hợp với các hàm khác như IF, OR. Bài viết này của Nguyễn Công PC sẽ hướng dẫn bạn cách dùng hàm AND đúng cách kèm ví dụ thực tế dễ hiểu.

Nguyễn Công PC đồng hành cùng Valorant trong Campus Tour tại Đại học Thủy Lợi

21-10-2025, 3:19 pm

Nguyễn Công PC đã đồng hành cùng Valorant trong sự kiện Campus Tour tại Đại học Thủy Lợi, mang đến không khí sôi động cho cộng đồng sinh viên yêu eSports. Gian hàng trải nghiệm PC cấu hình cao thu hút đông đảo sinh viên tham gia và trải nghiệm trực tiếp sức mạnh phần cứng. Sự kiện thể hiện cam kết của Nguyễn Công PC trong việc đồng hành, phát triển cộng đồng gaming trẻ tại Việt Nam.

Nguyễn Công PC đồng hành cùng HUST Grand Prix 2025 - Chào đón tân sinh viên Bách Khoa

21-10-2025, 3:02 pm

Nguyễn Công PC hân hạnh trở thành nhà đồng hành cùng sự kiện HUST Grand Prix 2025 – chương trình chào đón tân sinh viên Đại học Bách Khoa Hà Nội. Sự kiện mang đến không khí trẻ trung, sáng tạo và đậm chất công nghệ, thu hút hàng nghìn sinh viên tham gia. Qua đó, Nguyễn Công PC tiếp tục khẳng định vai trò tiên phong trong việc kết nối và đồng hành cùng thế hệ trẻ đam mê công nghệ.

Windows 10 chính thức ngừng hoạt động, người dùng cần làm gì để giữ máy tính an toàn?

14-10-2025, 5:37 pm

Microsoft đã chính thức ngừng hỗ trợ Windows 10, đồng nghĩa với việc hệ điều hành này không còn nhận được các bản cập nhật bảo mật. Người dùng tiếp tục sử dụng có nguy cơ cao bị tấn công mạng hoặc gặp lỗi nghiêm trọng. Vì vậy, việc nâng cấp hoặc áp dụng các biện pháp bảo vệ bổ sung là điều cấp thiết để giữ máy tính an toàn.

NGUYỄN CÔNG PC ĐỒNG HÀNH CÙNG TÂN SINH VIÊN KHOA ĐA PHƯƠNG TIỆN PTIT TẠI SỰ KIỆN “MULTIVERSE EXPLORERS”

04-10-2025, 3:14 pm

Sự kiện Chào Tân Sinh Viên Đa Phương Tiện 2025 với chủ đề “Multiverse Explorers” của Khoa Đa Phương Tiện – Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (PTIT) đã diễn ra thành công tốt đẹp, ghi dấu ấn khởi đầu đáng nhớ trên chặng đường đại học của các bạn tân sinh viên.

NGUYỄN CÔNG PC ĐỒNG HÀNH CÙNG SINH VIÊN ĐẠI HỌC KIẾN TRÚC HÀ NỘI TRONG NĂM HỌC 2025-2026

04-10-2025, 2:30 pm

Buổi Sinh hoạt công dân – sinh viên đầy ý nghĩa, mở đầu cho năm học 2025 – 2026 tại Đại học Kiến Trúc Hà Nội (HAU), đã diễn ra thành công rực rỡ với sự tham gia của gần 4.000 bạn sinh viên. Sự kiện đã tạo nên một không khí vô cùng sôi nổi và truyền cảm hứng mạnh mẽ cho một khởi đầu mới.

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.