12/1/2015 Comefunzionailcomputer:ilprocessoreParte1ComelavoralacachePagina9Tom'sHardware

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Comefunzionailcomputer:ilprocessoreParte1diTom'sHardware,28novembre,201308:20

Come lavora la cache

Facciamoadesempiounapersonachestamangiando,echecomeunprocessorecherichiededatisucuioperaredallamemoriaprincipale.LacucinadoveilcibovienepreparatolaRAM,ilcontrollerdellacacheilcameriere,elacacheL1iltavolodovesieteseduti.

Arriva,sisiedeeordinaunabistecca.Permantenerecredibilileproporzioni,diciamochemangiaaunavelocitdiunboccone(byte?)ogniquattrosecondi(233MHz=unciclodicirca4ns),echeallacucinaservono60secondiperpreparareognisingolopiattoi60nsdellamemoriaprincipale.

Dopoaverordinatobisognaquindiaspettare60secondiperlapreparazionedelpiatto.Dopocheilcamerierelohaconsegnatoilclienteloconsumaconlaconsuetavelocit,epoinechiedeun'altra.Altri60secondidiattesa,elaprocedurasiripeteancheperilsuccessivopiattodipatatineeperildolce.Ilnostroclienteimmaginariohapassatomoltotempoadaspettareepochissimoamangiare.

Allaterzaserailcameriereiniziaapensare,"questapersonavienesempreallastessaoraeordinasemprelestessecose.Perchnonpreparareilciboinanticipoinmododasorprenderlo?Forseotterrunabellamancia".

Edeccocheilcameriereportasubitoilpiatto,senzaattesa!Nonappenastatefinendolabisteccaperordinarneunasecondailcamerierevianticipamettendovilasecondabisteccanelpiatto.Ilrestodelpastocontinuanellostessomodo:ilclientemangiaunpastointeroingurgitandounbocconeogniquattrosecondi,masenzaaspettarechelacucinaprepariilcibo.Tuttograzieall'intelligenzaedell'attenzionedelcameriere.

L'esempiodelristorantedescrivelafunzionedellacacheL1nelprocessore.LacacheL1dipersuntavolochepucontenereunoopipiattidicibo.Senzauncameriere,lospaziosultavolounsemplicebufferdelcibo.Quandorifornitopotetemangiarefinoaquandoilbuffersisvuota,manessunosembraessereabbastanzaintelligentedariempirlo.Ilcameriereilcontrollerdellacachecheentrainazioneeaggiungel'intelligenzaperdeciderequalipiattivannocollocatisultavoloprimacheilclienteliordini.Comeuncontrollerrealedellacache,usalapropriapreparazioneperindovinare(letteralmente)qualeciborichiederetesuccessivamenteeseindovina,nondovretepiaspettare.

Diciamochelaquartaseraarrivateallostessoorarioeordinatelabisteccadisempre.Ilcamerierehagipreparatolaportatarichiesta,enondoveteaspettare.Finitelabisteccaementreilcamerierevistagiservendolaseconda,voilostupitechiedendounpiattod'insalata.Ilcamerierehafattoun'ipotesierrataelaconseguenzachestavoltadoveteattendere60secondiperfarschelacucinapreparilaportata.Questoavvenimentochiamato"cachemiss",nelqualeuncontrollernonhacorrettamenteriempitolacacheconildatodicuiilprocessoreavevabisognopocodopo.Ilrisultatol'attesa,onelcasodelcomputerconilPentium233MHzilpassaggioa16MHzvelocitdellaRAMognivoltacheavvieneun"cachemiss".

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SecondoIntellacacheL1nellamaggiorpartedeisuoiprocessoriindovinanel90%deicasi.Questosignificachelacachehaildatoilrisultatocorrettoil90%deltempo,ediconseguenzailprocessoreoperaalmassimodellavelocit(233MHzinquestoesempio)il90%deltempo.Il10%deltempoilcontrollerdellacachesbagliaeildatodeveessererecuperatodallamemoriaprincipalemoltopilenta,ilchesignificacheilprocessoredeveaspettare.QuestoessenzialmenterallentailsistemaallavelocitdellaRAM,cheinquestoesempioera60nso16MHz.Inquestaanalogiailprocessoreera14voltepivelocedellamemoriaprincipale.INDIETROAVANTI

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