Bộ nhớ đệm CPU là gì? Cần bao nhiêu bộ nhớ đệm CPU là đủ?

Bộ nhớ đệm CPU là gì? Cần bao nhiêu bộ nhớ đệm CPU là đủ cho nhu cầu sử dụng?

Bộ nhớ đệm CPU là một bộ nhớ tạm thời nhỏ nằm trên khuôn CPU, với nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu được tìm nạp trước mà CPU có thể sẽ cần để truy cập nhanh. Điều này là cần thiết để đảm bảo RAM không làm nghẽn cổ chai CPU.

Các CPU hiện đại thường triển khai bộ đệm CPU ở 3 cấp độ - L1, L2 và L3, đóng vai trò quan trọng trong việc xác định hiệu suất của CPU. Vì thế bộ nhớ đệm CPU có vai trò quan trọng, người dùng cũng cần biết bao nhiêu bộ đệm CPU là phù hợp cho khối lượng công việc của mình. Hãy cùng Mega tìm hiểu chi tiết về bộ nhớ đệm CPU trong bài viết hôm nay! 

Bộ nhớ đệm CPU là gì? Cần bao nhiêu bộ nhớ đệm CPU là đủ?

I. Chức năng của bộ nhớ đệm CPU

Các chương trình bạn chạy trước tiên sẽ được tải vào RAM. CPU tìm nạp, giải mã và thực thi các lệnh từ bộ nhớ chính.Vấn đề với điều này là các bộ xử lý hiện đại cực kỳ mạnh mẽ (có khả năng thực hiện hàng tỷ lệnh mỗi giây).Chẳng hạn, AMD Ryzen 9 3950X có tốc độ xung nhịp cơ bản là 3,5 GHz (3,5 tỷ chu kỳ mỗi giây). Nó có thể thực hiện hơn một trăm lệnh trong một chu kỳ đồng hồ.

Bộ nhớ đệm với nhiệm vụ lưu trữ dữ liệu được tìm nạp trước mà CPU có thể sẽ cần để truy cập nhanh

Tuy nhiên, việc truy cập dữ liệu từ RAM có thể mất hàng trăm chu kỳ. Đó là rất nhiều chu kỳ lãng phí mà CPU bị đình trệ. Nếu CPU phải truy cập dữ liệu từ RAM mọi lúc, điều đó sẽ tạo ra tình trạng tắc nghẽn đáng kể và làm tê liệt hiệu năng hệ thống. Đây là nơi bộ nhớ đệm CPU phát huy tác dụng.

CPU phân tích các mẫu truy cập để dự đoán dữ liệu. Sau đó, nó di chuyển chúng từ RAM sang bộ đệm CPU trước khi chúng thực sự cần thiết (được gọi là tìm nạp trước).

Tùy thuộc vào cấp độ, việc truy cập dữ liệu từ bộ đệm CPU có thể nhanh hơn hàng trăm lần so với truy cập từ RAM. Vì vậy, độ trễ của CPU giảm đáng kể.

II. Bộ nhớ đệm L1, L2 và L3 có đặc điểm gì?

Các CPU hiện tại triển khai 3 cấp độ bộ nhớ đệm CPU để tối đa hóa hiệu suất. Điều này cho phép họ đạt được điểm phù hợp về kích thước bộ đệm, độ trễ và tốc độ truy cập.

• L1: nhanh nhất nhưng nhỏ nhất, trên mỗi lõi (tổng cộng 128 KB - 2 MB)
• L2: độ trễ và dung lượng trung bình, có thể trên mỗi lõi hoặc chia sẻ (tổng cộng 256 KB - 32 MB)
• L3: chậm nhất nhưng lớn nhất, được chia sẻ (tổng cộng 1 MB - 128 MB)

Bạn có thể lấy số liệu chính xác cho CPU của mình trực tuyến hoặc sử dụng các công cụ lập hồ sơ hệ thống như CPU-Z và HWiNFO.

Chỉ số bộ nhớ đệm của AMD 7 5700G trong CPU-Z và HWiNFO

Ví dụ trên Ryzen 7 5700G, bạn có thể thấy rằng nó được chia thành Dữ liệu L1 và Hướng dẫn L1. 32 KB của cả hai bộ đệm được nhúng vào tất cả 8 lõi. Điều này có nghĩa là tổng bộ đệm L1 là 512 KB.

Vì bộ đệm L1 là mức bộ nhớ nhỏ nhất/nhanh nhất nên trước tiên CPU sẽ kiểm tra xem dữ liệu được yêu cầu có ở L1 hay không. Nếu có dữ liệu, nó sẽ ngay lập tức đọc hoặc ghi vào L1. Điều này được gọi là lần truy cập bộ đệm.

Đôi khi, dữ liệu cần thiết sẽ không có trong L1. Điều này được gọi là thiếu bộ nhớ đệm. Trong trường hợp này, CPU sẽ kiểm tra mức bộ nhớ đệm nhanh nhất tiếp theo tức là L2.  

Bộ đệm L2 lớn hơn nhưng chậm hơn so với L1. Nó có thể được triển khai trên mỗi lõi hoặc dưới dạng một nhóm chung. Trên 5700G, nó được chia thành 8 chiều (512 KB mỗi lõi), tổng cộng là 4 MB. 

Nếu xảy ra lỗi bộ đệm trong L2, CPU sẽ kiểm tra L3 tiếp theo. Đây là mức bộ đệm CPU lớn nhất nhưng cũng có độ trễ cao nhất. Chẳng hạn, 5700G có bộ đệm L3 16 MB được triển khai dưới dạng nhóm dùng chung. Nếu lỗi bộ nhớ đệm lại xảy ra, CPU sẽ kiểm tra RAM và sau đó là ổ lưu trữ. 

III. Bạn cần bao nhiêu bộ nhớ đệm CPU

Bộ nhớ đệm CPU rất quan trọng đối với hiệu suất của CPU. Tuy nhiên không phải người dùng nào cũng biết cần bao nhiêu bộ nhớ đệm là phù hợp? Tất cả phụ thuộc vào việc bạn sẽ sử dụng CPU để làm gì, cho công việc gì.

Có nhiều yếu tố cần xem xét khi chọn CPU có thể kể đến như tốc độ xung nhịp, số lượng lõi, thế hệ CPU, kiến ​​trúc, TDP, bộ đệm, ... Tất cả những yếu tố này được liên kết với nhau và quyết định hiệu năng của CPU cùng nhau.

Có nhiều yếu tố để xem xét khi lựa chọn CPU

Tuy nhiên rất khó để chỉ ra một yếu tố như bộ nhớ đệm và gán hiệu suất cho yếu tố đó. Sẽ không có con số cố định nào cho dung lượng bộ nhớ đệm tốt nhất. Nó hầu như không có tác động hoặc tạo ra sự khác biệt lớn tùy thuộc vào khối lượng công việc. Vì vậy, điều đó chỉ phụ thuộc vào mục đích bạn sử dụng CPU.

Ví dụ cùng xem xét CPU chơi game X3D của AMD là Ryzen 5800X và 5800X3D, cả hai CPU này hầu hết đều tương tự nhau. Sự khác biệt duy nhất là tốc độ xung nhịp thấp hơn một chút nhưng bộ đệm L3 trên 5800X3D tăng gấp ba lần (32 MB so với 96 MB).

Điểm chuẩn cho các bộ xử lý này cho thấy hiệu suất khác nhau tùy theo khối lượng công việc.

• Trong các điểm chuẩn tổng hợp và các tác vụ năng suất như chỉnh sửa video, bộ nhớ đệm bổ sung không tạo ra sự khác biệt nào. Điều này là do tốc độ truy cập L3 đã rất cao đối với dữ liệu tuần tự.
• Trên thực tế, tần số thấp hơn một chút có nghĩa là 5800X3D thậm chí có thể hoạt động kém hơn.
• Nhưng 5800X3D tỏa sáng cho các tác vụ như chơi game trong đó CPU cần thường xuyên truy cập dữ liệu ngẫu nhiên từ L3. 
• Trung bình, bộ đệm bổ sung giúp cải thiện 10-15% FPS trung bình và cải thiện 20% hoặc cao hơn ở mức thấp 1%. Đây là những kết quả đáng kinh ngạc vì sự khác biệt duy nhất là bộ đệm cao hơn.  

IV. Tổng kết

Hầu hết các CPU tiêu dùng hiện nay đều có lượng bộ nhớ đệm CPU tiêu chuẩn nhằm hoạt động cho hầu hết mọi người. Dù bạn định mua CPU nào cũng cần cân nhắc xem CPU hoạt động như thế nào trong các tác vụ mà bạn chủ yếu sử dụng.

Nếu có các tùy chọn tương tự với bộ đệm cao hơn hoặc thấp hơn, bạn hãy kiểm tra điểm chuẩn của chúng. Sau đó, quyết định CPU nào sẽ phù hợp hơn với nhu cầu sử dụng của mình.

Xem thêm >>>

Có nên mua CPU đã qua sử dụng? Những điều bạn cần lưu ý   

Cách kiểm tra nhiệt độ CPU PC của bạn đơn giản tại nhà

Cách truy cập vào BIOS Windows 10, Windows 11 trên PC, laptop

copyright © mega.com.vn