AMD:s 7800X3D och 7950X3D håller toppplatsen inom CPU:er för spel, inte för att de har flest kärnor eller högsta klockhastigheter, utan för att de har mest cache. Men vad är CPU-cache, egentligen? Det är en liten mängd supersnabbt, snabbåtkomstminne inbyggt i själva chippet, vilket hjälper det att få den data den behöver för operationer i rasande hastighet.
Avkastningen är dock inte linjär – det finns en anledning till att 7950X3D inte har ytterligare cache på alla sina kärnor. Faktum är att det finns några nackdelar med att ha massor av extra cache att arbeta med, även om det hjälper till att höja spelprestanda. Här är allt du behöver veta om CPU-cache.
Vad är CPU-cache?
Cache är mängden minne som finns i själva CPU:n, antingen integrerat i enskilda kärnor eller delat mellan några eller alla kärnor. Det är en liten bit av dedikerat minne som bor direkt på processorn så att din CPU inte behöver hämta information från ditt systemminne varje gång du vill göra något på din PC. Varje processor har en liten mängd cache, med mindre processorer som kanske bara får några kilobyte medan stora processorer kan ha många megabyte värda cache.
Få din veckovisa nedbrytning av tekniken bakom PC-spel
Men varför är cache nödvändigt om vi redan har snabb SSD-lagring och ännu snabbare RAM? Allt handlar om prestanda. På 1990-talet höll inte RAM-hastigheten jämna steg med CPU-behoven, vilket var ett problem för CPU-designers. Lösningen var att lägga till lokal cache till chipsen själva.
Även om cachen har begränsad kapacitet jämfört med RAM, kompenserar dess höga hastighet för det. Den enda nackdelen är att det är dyrt att packa in minne i ett litet chip, så det har vanligtvis inte använts i större kvantiteter. Med 3D V-Cache hittade AMD dock ett sätt att få det att fungera, och nu har vi mer presterande spelmarker att visa för det.
Hur fungerar cachen? L1, L2, L3 förklaras
Mainstream-antagandet av cache resulterade i mer nyanserade implementeringar av cache och RAM tills vi hamnade i minneshierarkin, med cache överst, RAM i mitten och lagring i botten. Detta skiktade tillvägagångssätt gör att kritiska data för processorn kan vara fysiskt närmare processorn, vilket minskar latensen och hjälper din dator att kännas snabb.
Cache har sin egen hierarki, eller cachenivåer, som är uppdelade i L1, L2 och L3 cache. Dessa är alla typer av cache, men de utför lite olika funktioner.
L1-cache är den första nivån av cache och även den minsta, vanligtvis uppdelad i L1-instruktion eller L1i- och L1-data eller L1d. Varje kärna i en CPU har sin exklusiva del av L1-cache, som vanligtvis bara är några kilobyte stor. Den typ av data som lagras i L1-cache är sådant som CPU:n precis använde eller förväntar sig att använda inom kort. Om processorn behöver data som inte finns i L1-cachen går den till nästa nivå: L2.
Liksom L1-cache är L2-cache ofta exklusivt för en enda CPU-kärna, men i vissa CPU:er delas den mellan flera kärnor. Det är också mycket, mycket större; till exempel har varje P-kärna i Core i9-12900K 80 kilobyte L1-cache, samt 1,25 megabyte L2-cache, nästan 16 gånger så mycket. Men större cachar har högre latens, vilket innebär att det tar längre tid för kommunikation att ske mellan CPU-kärnan och cachen. När processorer vill åstadkomma saker på några mikrosekunder eller till och med nanosekunder, spelar den något högre latensen för L2-cache roll. Om en CPU inte kan hitta begärd data i L2-cache, frågar den nästa nivå: L3.
L3-cache är en stor sak: den delas mellan några eller alla kärnor inom en CPU, och den är stor. 7950X3D, till exempel, har 128 MB L3-cache med sin påskruvade 3D V-cache, medan den endast har 16 MB L2-cache. Latensen för L3-cache är ännu värre än L2, men att ha en stor L3-cache är verkligen viktigt för att förhindra att CPU:n behöver be RAM-minnet om nödvändiga data. Förutom lagring har RAM den sämsta hastigheten och latensen i minneshierarkin, och närhelst processorn behöver komma åt RAM-minnet för nödvändig data kan saker och ting stanna.
Vissa CPU:er har till och med L4-cache, men det fungerar vanligtvis som RAM-minne som finns på CPU-paketet. Några av Intels första 14nm-processorer baserade på Broadwell-arkitekturen inkluderade 128MB inbyggt DRAM, och företagets Sapphire Rapids-server-CPU:er kan komma med HBM2, som typ används som en extra nivå av cache.
Spelar CPU-cache någon roll för spel?
CPU-cache gör stor skillnad för spel. Även om enkeltrådad prestanda, instruktioner per klocka (IPC) och klockhastighet traditionellt har sagts vara de viktigaste faktorerna för spelprestanda, har det blivit mycket tydligt att cache förmodligen är den viktigaste faktorn av alla i rivaliteten mellan AMD och Intel.
Cache är så viktigt för spel på grund av hur spel är designade idag. Moderna spel har mycket slumpmässighet, vilket gör att CPU:n hela tiden behöver utföra enkla instruktioner. Utan tillräckligt med cache tvingas ditt grafikkort att vänta på din CPU när instruktionerna hopar sig och orsakar en flaskhals. Du kan se ett exempel på hur stor skillnad det gör med AMD:s 3D V-Cache-teknik i CPU-prestandagrafen i spel nedan.
Vi har sett en trend mot mer cache för spel de senaste åren. AMD har ökat sina CPU-cache-kvantiteter i flera år och fördubblats med sin 3D V-Cache-teknik på Ryzen 7 5800X3D och dess efterföljare i Ryzen 7000-generationen
Intel har spelat ikapp med AMD, och dess senaste generations processorer har mer cache än någonsin tidigare, vilket hjälper dem att förbli konkurrenskraftiga inom spel. Det verkar troligt att cache-mängden kommer att fortsätta att öka under de kommande åren, vilket ytterligare pressar spelprestandagränserna.
Stöd vårt arbete ❤️
Om du gillade den här artikeln, överväg att lämna dricks för att hjälpa oss fortsätta publicera bra innehåll.
