Кэш L1 в современных процессорах

Question

Мне нужно оптимизировать набор алгоритмов на основе таблиц в памяти для определенного процессора. Мне стало интересно, почему каждый процессор Intel использует 64 Кбайт (32 Кбайт данных, 32 Кбайт) кэша L1 на ядро ​​с по меньшей мере 2010 года.

Почему они придерживаются 64 КБ, даже если каждый другой кеш увеличивается вместе с почти гигантскими кешами L3 представил?

Есть ли что-нибудь, что я могу прочитать об этом?

Есть ли допустимые предположения, если это когда-либо увеличится в течение следующих 5 или 10 лет?

Я проверил других поставщиков и Opterons, например, пришел с 64 КБ + 64 КБ, но был общим для каждого модуля, а Interlagos (например) имел только 16 КБ на ядро ​​и 64 Кбайт кэша данных для каждого модуля. A7 и A8 Apple получили 64 КБ + 64 КБ на ядро, но другие поставщики использовали 64-битную консоль с 16 КБ + 16 КБ.

В настоящее время я проектирую столы с 8 КБ, но как только мне придется смешивать две таблицы вместе, это становится еще более важным.

Answer 1

Я не эксперт, но мои два цента:

L1 интегрирован в ядро, которое означает: она разделяет же часы и его размерные эффекты размером ядра.

Первый - более логичная проблема. Вы хотите, чтобы L1 был очень быстрым, едва медленным по сравнению с регистрами. Вы не можете решить эту проблему, настроив L1, так как ядро ​​также работает с тактовой частотой. Кадры HW аналогичны кэшам программного обеспечения, и для их поиска требуется время. Поэтому, когда L1 становится больше, поиск становится медленнее, учитывая сложность решения кэша HW. Вы можете увеличить сложность решения, но это будет отрицательно влиять на пространство, энергию и тепло.

Продолжая размер, вот если вы делаете L1 больше, вам нужно пространство для хранения этих бит и байт, создающих одно и то же пространство, энергетическую проблему.

Итак, у вас есть разные критерии проектирования для L1 и L2, и, разделив их, вы разделите проблему и покорите ее на двух уровнях. Если вы сделаете L1 большим и медленным, как L2, тогда вы размываете это.

Показания:

• [1] What Every Programmer Should Know About Memory. Раздел 3 называется «CPU Caches». Он заслуживает своего титула.
• Cortex-A Series Programmer’s Guide. Бесплатно скачать с ARM, но вам нужно зарегистрироваться. Глава 8 называется «Кэши», гораздо легче читать, и эта глава ничего особенного для ARM. Начните с этого, если сложность первой бумаги вас раздражает.