Кэш память шейдера AMD что это

Кэш память шейдера AMD что это

ITGuides.ru

Вопросы и ответы в сфере it технологий и настройке ПК

Настраиваем AMD Radeon для игр

Вопрос настройки AMD Radeon для игр хотя бы раз возникал у пользователей игровых видеоадаптеров. Недостаточно просто воткнуть GPU в компьютер, в таком случае многие современные игры могут по-прежнему тормозить. Поэтому требуется первоначальная настройка драйвера графического ускорителя.

Настройка AMD Radeon для игр

Причин тому, почему видео карта сразу не работает на полную мощность, несколько. Например, отсутствующий или устаревший драйвер видео карты. Обо всём этом будет рассказано подробнее в текущей статье.

Внимание! В зависимости от модели видео карты и типа ПО (У AMD есть как Catalyst Control Center и Adrenalin Software) тип установки и настройки будет разным. Ориентируйтесь на нижеприведенные инструкции и названия пунктов меню, кнопок.

Шаг 1: Установка актуальной версии драйвера

Драйвер — это программное обеспечение видео карты, именно через него операционная система взаимодействует с графическим адаптером, что сказывается не только на играх, но и на некоторых программах.

Установка актуального программного обеспечения AMD состоит из следующих шагов:

    1. Перейдите на официальный сайт AMD для дальнейшей загрузки, после чего скачайте ПО для своей версии видео карты.

    1. Выберите каталог (можно оставить по умолчанию) для загрузки файла и нажмите «Сохранить».

    1. Разархивируйте его в любой удобный для вас каталог (по умолчанию используется каталог C:AMD), и нажмите кнопку «Install».

    1. Примите условия лицензионного соглашения и продолжите установку соответствующей кнопкой.

    1. Установите «Рекомендуемый драйвер» на свой компьютер (дополнительный является тестовым и может содержать уйму глюков и ошибок).

    1. Выберите «Экспресс-установка» («Выборочный вариант» подходит лишь для очень опытных пользователей, которые вряд ли полезут за советом в интернет).

    1. После установки или обновления драйвера категорически рекомендуется перезагрузить ваш ПК. Без этого изменения, выполненные в процессе установки драйвера, применены будут не полностью.

Внимание! Драйверное обеспечение рекомендуется регулярно обновлять, в противном случае новые игры могут работать некорректно! Сделать это можно уже ранее показанным способом.

Шаг 2: Настройка самого драйвера

Уже после установки актуальной версии драйвера AMD вы увидите ощутимый результат. Производительность в играх возрастёт, а неработающие проекты могут начать запускаться. Тем не менее присутствует возможность ещё улучшить ситуацию в настройках самого драйвера.Как это сделать:

    1. Нажать правой кнопкой мыши по незанятой части вашего рабочего стола и во всплывающем окне выбрать пункт «AMD Radeon Settings».

    1. Открыть пункт «Игры».

    1. Выставить параметры «Кэш-память шейдера» и «Режим тесселяции» в «Оптимизировано AMD». Это даст ощутимый прирост производительности в играх, использующих данные технологии.

    1. На всех мониторах (если их несколько) рекомендуется включить «Виртуальное сверхвысокое разрешение». Это позволит использовать разрешения дисплея, официально не поддерживаемые вашим монитором, благодаря чему можно будет неплохо улучшить картинку в старых играх.

Подготовить видео карту AMD к играм очень просто, для этого нужно лишь установить и правильно настроить драйвер, никаких других действий не потребуется.

Отблагодари меня, поделись ссылкой с друзьями в социальных сетях:

AMD прощается с Catalyst: запущена новая программная платформа Radeon Software Crimson

В декабре 2014 года компания AMD выпустила крупное обновление драйверов Catalyst Omega, а спустя почти год решила навсегда отказаться от прежнего бренда, использовавшегося ей на протяжении тринадцати лет. Выпущенный сегодня пакет Radeon Software Crimson Edition включает новейший драйвер, а также первую редакцию новой программной платформы Radeon Software. Более современный, быстрый и удобный аналог Catalyst Control Center (CCC) разработан сформированным в прошлом месяце подразделением Radeon Technologies Group (RTG) и призван не только повысить качество ПО, но и увеличить экономию энергии и производительность в играх, а также улучшить качество воспроизведения видео, поддержку DirectX 12 и технологий виртуальной реальности.

Панель Radeon Settings открывается двойным кликом по иконке на панели задач либо выбором соответствующей опции в меню, открывающемся нажатием правой кнопки мыши на рабочем столе. Новый интерфейс, выдержанный в строгом стиле, написан на QT и отличается более удобным расположением элементов и в целом более высокой отзывчивостью: ПО устанавливается в три клика (вместо семи в случае с ССС), а его запуск происходит значительно быстрее, чем раньше.

Radeon Software предлагает следующие основные нововведения:

  • более быстрый интуитивный интерфейс, созданный с нуля;
  • менеджер игр;
  • поддержка технологии виртуальной реальности LiquidVR;
  • профили качества и новые функции, связанные с воспроизведением видео;
  • интеграция с социальными сетями;
  • упрощенная настройка технологии AMD Eyefinity для систем с несколькими дисплеями;
  • панель системных уведомлений;
  • кэширование шейдеров;
  • технология сглаживания кадровой частоты (Frame Pacing) версии 3.0;
  • возможность настройки различных параметров дисплея (Custom Resolutions);
  • улучшенная технология AMD Low Framerate Compensation (LFC) на дисплеях с поддержкой AMD FreeSync;
  • дополнительные возможности OpenCL 2.0.

Одна из особенностей Radeon Software — повышенная экономия энергии. По сравнению с AMD Catalyst 15.7.1 новая версия ПО позволяет в разы эффективнее расходовать ресурсы графического ускорителя и всей системы в целом при просмотре HD-видеороликов на YouTube.

Функция Frame Rate Target Control (FRTC), впервые представленная в AMD Catalyst 15.7, теперь позволяет вручную задавать кадровую частоту для полноэкранных приложений на базе DirectX 9. Пользователь может установить любое значение в пределах от 30 до 200 кадров/c. Эта возможность помогает снизить нагрузку на графический процессор и как следствие уменьшить уровень шума и нагрев. Управление кадровой частотой особенно пригодится в меню игр и на загрузочных экранах — в таких случаях изображение нередко обновляется несколько сотен раз в секунду.

Что касается игр на базе DirectX 10 и DirectX 11, то в BioShock Infinite на той же видеокарте в разрешении 4К при ограничении частоты до 60 кадров/с можно добиться экономии 105 Вт и 107 Вт для видеоускорителя и всей системы соответственно. Соответствующая функция в Catalyst 15.7.1 при этом экономит не более чем 50 Вт. В Sniper Elite 3 при установлении лимита 55 кадров/с экономия может достигать 189 Вт для графического адаптера и 190 Вт для всего компьютера.

Повышение производительности в играх

На Radeon R9 Fury Х в разрешении 1080р можно получить некоторый прирост производительности в играх по сравнению с Catalyst 15.7.1: в Fable Legends он составляет 20 %, в Call of Duty: Black Ops 3 — 8,22 %. Оптимизирована работа и некоторых игр на Linux (BioShock Infinite, Total War, Portal 2 и Dota 2 — рост производительности варьируется от 112 до 155 %).

Благодаря функции кэширования шейдеров во многих играх, особенно имеющих открытый мир, удаётся добиться сокращения времени загрузок, устранить «заикания» изображения из-за перегрузки ЦП и кратковременные зависания. Так, при включении этой опции загрузка бенчмарка BioShock Infinite ускоряется на 12 %, а карты Эндор в режиме «Выживание» в Star Wars: Battlefront — на 34,5 % (Radeon R9 380X, AMD FX 8370, 8 Гбайт оперативной памяти, Windows 10).

Также обновление привнесло поддержку функции сглаживания кадров (Frame Pacing), введённой в Catalyst 13.12, для игр на DirectX 9 (на графике ниже результаты её работы показываются на примере The Elder Scrolls V: Skyrim) и улучшило работу технологии динамической вертикальной синхронизации FreeSync при частых падениях кадровой частоты. Технология Low Framerate Compensation (LFC) на дисплеях с поддержкой FreeSync сглаживает скачки кадровой частоты и устраняет «дрожание» картинки.

Кроме того, Radeon Software предлагает шесть профилей для просмотра видеороликов, которые автоматически активируют определённые возможности в зависимости от текущего разрешения экрана, воспроизводимого контента и используемого проигрывателя. Пользователи могут настраивать резкость, яркость, цветовую насыщенность, а также активировать режимы AMD Fluid Motion Video и AMD Steady Video.

Также появились две новые функции: направленное масштабирование (Directional Scaling), сглаживающее возникающий при выводе изображения в 1080р на 4К-дисплее «лестничный эффект» , и адаптивное управление динамической контрастностью, позволяющее повысить общий контраст изображения, не затрагивая тёмные области.

Наконец, теперь у пользователей появилась возможность вручную задавать различные параметры дисплея: горизонтальное и вертикальное разрешение, частоту обновления, частоту пикселизации, тип развёртки и пр.

В пакет входит программа AMD Unistall Clean Utility, которая удалит ранее установленные графические и звуковые драйверы Catalyst, неиспользуемые файлы и записи в реестре.

Одновременно с выпуском Radeon Software Crimson Edition компания поделилась любопытной статистикой и некоторыми планами на будущее. Выяснилось, что с момента выпуска AMD Catalyst Omega драйверы для видеокарт её производства были загружены свыше 60 млн раз. В следующем году компания, как уже отмечалось в прошлом, будет выпускать обновления драйверов чаще: в 2016-м появятся вплоть до шести WHQL-редакций драйверов, тогда как в 2015-м их было три. Наряду с основными релизами AMD, как и прежде, намеревается выпускать бета-драйверы.

Читать еще:  Всплывает реклама на рабочем столе что делать

Скачать пакет можно с официального сайта производителя. Он предназначен для 64- и 32-разрядных версий Windows 10, Windows 8.1 и Windows 7, а также Linux. Список поддерживаемых видеокарт для настольных систем начинается серией AMD Radeon HD 7700 и заканчивается AMD Radeon R9 Fury (для ноутбуков — от AMD Radeon HD 7700М до AMD Radeon R9 M300).

Стоит ли включать кэширование на SSD диске?

Сегодня мы рассмотрим еще один часто запутанный вычислительный термин, который обещает обеспечить повышенную производительность при изящном использовании компактного SSD в качестве кэша. Пустрая трата денег или стоящее приобретение? Мы углубились в эту тему, чтобы пролить свет на все, что нужно знать о кэшировании SSD.

Что такое SSD Cache?

Кэш SSD, или, как его правильно называют, SSD-кэширование, представляет собой механизм управления данными, разработанный Intel в начале 2010-х годов, который использует небольшой твердотельный накопитель в качестве кэша для жесткого диска, как правило, большего размера.

Кэш-память — это аппаратная или программная память, предназначенная для хранения часто используемых данных для быстрого и быстрого доступа. В случае процессоров кэш состоит из флэш-памяти, доступ к которой быстрее, чем в стандартной системной памяти, а кэш-память браузера хранит компоненты с часто посещаемых сайтов, поэтому они загружаются быстрее, что исключает необходимость извлечения данных через Интернет с хост-сервера.

Таким образом, кэш позволяет системе получать доступ к данным гораздо быстрее, чем если бы они были извлечены и прочитаны из своего последнего места на жестком диске, что приводит к повышению производительности для задач, зависящих от памяти.

Для кэширования SSD основная концепция заключается в предоставлении более быстрого и отзывчивого SSD накопителя в качестве временного хранилища для часто запрашиваемых данных, таких как основные операционные сценарии ОС и файлы, которые хранятся на более медленном обычном жестком диске. Скорость твердотельного накопителя примерно в десять раз выше, чем у жесткого диска, для большинства задач с твердотельным накопителем существенно лучше для операций чтения с небольшого диска с произвольным доступом, которые определяют основную часть повседневных задач в ОС.

В реальном выражении кэширование SSD будет включать в себя SSD небольшого размера, скажем, 40 ГБ, в сочетании с большим традиционным жестким диском, например, с емкостью 1 ТБ.

SSD Кэширование — совместимость

Intel разработала технологию кэширования SSD Smart Response Technology (SRT), а запатентованная итерация этого механизма доступна только на материнских платах с поддержкой SRT и чипсетами Intel. Что еще хуже, Intel не использует технологию всех своих наборов микросхем, которая ограничивает аппаратные конфигурации, которые пользователь может ожидать, сохраняя при этом возможность кэширования SSD.

Системы с чипсетами AMD требуют, чтобы пользователь использовал стороннее программное обеспечение для эмуляции кэширования SSD, поскольку AMD до сих пор не разработала или не интегрировала конкурирующую технологию в свои чипсеты. К счастью, существует множество программных решений, таких как FancyCache и PrimoCache. Как общеизвестно, они ненадежны и имеют целый ряд проблем.

Ограничения SSD-кэширования

Кэширование SSD дает ощутимые преимущества только тогда, когда система находится в том состоянии, которое мы называем «чистым», таким как загрузка компьютера после его выключения, перезагрузка Windows или первоначальный запуск приложения после перезагрузки или выключения питания. Существует иерархия памяти, которая работает от кэша ЦП до ОЗУ, кэша SSD, затем HDD. Перезапуск очищает кэш ЦП и ОЗУ, превращая кэш SSD в место доступа к данным.

Причина этого заключается в том, что во всех других случаях есть вероятность, что критически важные, часто используемые данные уже хранятся в ОЗУ системы, и, поскольку ОЗУ быстрее любого жесткого диска, будь то SSD или HDD, кэширование SSD делает процесс заполнения оперативной памяти данными, намного быстрее. Ничто не улучшит скорость, как то, что данные уже доступны в оперативной памяти.

Как видите, главное преимущество кэширования SSD наиболее очевидно при загрузке Windows: ОС находится в работоспособном состоянии гораздо раньше, чем в кэшированной системе без SSD. Аналогично, запуск Steam и вашей любимой игры после перезагрузки будет намного быстрее с SSD-кэшированием. Если вы работали без перезапуска в течение нескольких часов и открыли, затем закрыли различные программы и решили открыть их еще раз, SSD ничего не сделает для ускорения процесса.

Продолжая тему ограничивающих факторов, внутренняя работа SRT является тщательно охраняемым секретом, и Intel не сообщает подробностей о том, как технология проверяет, какие данные заслуживают кэширования, хотя ощутимые тенденции предполагают, что существует определенный предел размера данных. это может быть кэшировано весом не более нескольких мегабайт.

В любом случае система вернется к медленному источнику жесткого диска для данных. Со стороны пользователя это означает, что программы, которые полагаются на небольшие пакеты данных, работают хорошо, в то время как те, которые зависят от емких носителей, таких как видео и высококачественные аудиофайлы, — нет.

Если вы одновременно запускаете множество приложений, преимущества будут очевидны, в то время как если вы будете запускать одну и ту же программу изо дня в день, обрабатывая файлы большого формата, преимущества будут незначительными.

Стоит ли включать кэширование SSD?

Как только SSD-кэширование запущено, оно само по себе позаботится о том, чтобы не было никакой его настройки от пользователя. Преимущества, если таковые имеются, пассивно производятся, что делает его удобным решением.

Однако настройка кэширования, даже с набором микросхем Intel SRT, является трудной задачей, которая включает в себя использование правильных драйверов, правильную настройку BIOS и запуск его в качестве настройки RAID, установку драйверов Windows и Rapid Storage Technology, управление режимами и т.д. Суть в том, что он значительно сложнее, чем использование SSD-накопителя большой емкости и простая установка Windows.

Кэширование SSD исторически стоило намного меньше, чем выделение для SSD разумного размера, но, поскольку технология становится все более распространенной, цена даже 100 ГБ или более SSD экспоненциально становится более доступной с течением времени. Следовательно, комбинация SSD-кэша и жесткого диска заменяется более крупными бюджетными твердотельными накопителями в качестве места для ОС, в то время как больший жесткий диск используется для хранения носителей, к которому редко обращаются.

По нашей оценке, основная концепция кэширования SSD стоит задуматься. На практике результаты не являются достаточно явными, чтобы выбрать кэширование SSD, а не большие затраты на больший SSD и запускать все — от Windows до ваших любимых шутеров с того же самого диска и позволить ОЗУ делать свои задачи быстрее.

How to Configure AMD Radeon™ Settings to Get an Optimal Gaming Experience

AMD Radeon Settings allows users to adjust image quality and the level of detail in games. Since higher visual quality may impact performance, achieving an optimal gaming experience requires balancing visual quality and performance. For most users, the default driver settings offer the best mix of visual quality and performance, measured in frames per second (FPS).

This document describes the options available within Radeon Settings, which can be configured to adjust quality and performance. These options include:

Accessing Radeon Settings Gaming Options

To access these options open AMD Radeon Settings by right clicking on your desktop and select AMD Radeon Settings.

Click on the Gaming Tab.

Click on Global Settings.

Note! Any changes made in global settings should apply to all 3D applications upon launch.

If you wish to create customised settings for specific 3D applications, you can create individual application profiles. This is explained in the Creating Application Profiles section of this document.

Anti-Aliasing Method

Anti-Aliasing (AA) improves image quality by reducing jagged edges from textures.
Applying AA can make an image look smoother and softer, at the expense of lowering FPS.

In the example below, the image on the left has AA applied. The image on the right has no AA applied and has more jagged edges.

Radeon Settings offers three AA types and each has different characteristics and performance cost.

Selecting Anti-Aliasing Mode enables three options:

  1. Multisampling Anti-Aliasing (MSAA): MSAA improves image quality by reducing aliasing at the edge of textures, however it cannot remove aliasing on transparent textures such as fences.
  2. Adaptive Anti-Aliasing (AAA): AAA improves image quality by reducing aliasing at the edge of textures and from transparent textures.
  3. Sparse Grid Supersampling Anti-Aliasing (SSAA): SSAA improves image quality by taking more samples than MSAA and AAA, reducing aliasing from all textures. SSAA has the highest impact on FPS of all AA settings within Radeon Settings.
Читать еще:  Thunderbolt и mini displayport в чем разница

Anti-Aliasing Mode

Anti-Aliasing Mode determines whether AA is controlled via the 3D application or Radeon Settings.

Selecting Anti-Aliasing Mode enables three options:

  1. Use Application Settings – Provides the 3D application with full control over the level of AA applied. Image quality is controlled via the 3D application graphics settings.
  2. Enhance Application Settings – Offers the flexibility of improving on existing AA used in the 3D application, by having the driver apply a second pass of AA.
  3. Override Application Settings – Allows Radeon Settings full control over the level of AA applied to the 3D application.

Selecting Override Application Settings enables different levels of AA to be applied to the 3D application.

Anti-Aliasing Level can be set to x2, x4, or x8 and a higher number should improve image quality at expense of lower FPS.

Morphological Filtering

Morphological Filtering is a Shader based, post process Anti-Aliasing technique that can be used in combination with the three AA modes mentioned above.

Morphological Filtering can have a lower impact on FPS than other AA modes available within Radeon™ Settings, however in some situations it may introduce a subtle blur to the image.

In the example below, the image on the left has Morphological Filtering applied. The image on the right has no Morphological Filtering applied and has more jagged edges.

Morphological Filtering can be applied using Override or EnhanceApplication Settings and requires that the application is running in exclusive full screen mode.

Morphological Filtering can be set to On or Off.

Anisotropic Filtering

Anisotropic Filtering can increase and sharpen the quality of textures on surfaces that appear far away or at odd angles, such as road surfaces or trees.

Anisotropic Filtering has a small performance cost (FPS) and can increase image quality in most 3D applications.

In the example below, the image on the left has Anisotropic Filtering applied, increasing the number of textures on the tree. The image on the right has no Anisotropic Filtering applied.

Anisotropic Filtering can be applied using Override Application Settings.

Anisotropic Filtering Level can be set to x2, x4, x8 or 16x and should improve image quality at expense of lower FPS.

Texture Filtering Quality

Texture Filtering Quality changes the quality of textures while running 3D applications.

Texture Filtering Quality has a small impact on performance and image quality, which makes the default setting of Standard the preferred option for the optimal gaming experience.

Surface Format Optimization

Surface Format Optimization enables the graphics driver to change rendering surface formats where applicable, which may result in improved performance and lower video memory usage.

It is recommended to leave this option enabled for an optimal gaming experience.

Shader Cache

Shader Cache allows for faster loading times in games and reduced CPU usage by compiling and storing frequently used game shaders, rather than regenerating them each time they are needed.

Shader Cache is set to AMD optimized by default and can be disabled globally by setting the feature to off.

Tessellation Mode

Tessellation Mode enhances the detail of objects by adjusting the number of polygons used for rendering.

Limiting the level of Tessellation can provide higher FPS in games that use high levels of tessellation.

In the example below, the image on the left has x64 Tessellation applied, increasing the detail of the bricks. The image on the right has no Tessellation applied and has less detail.

Tessellation Mode can be applied using Override Application Settings.

Maximum Tessellation Level can be set to x2, x4, x6, x8, x16, x32 or x64 and should improve image quality at expense of lower FPS.

Wait for Vertical Refresh

Vertical Refresh or VSync, synchronizes the application with the monitor frame rate with the objective of removing screen tearing.

Note! Wait for Vertical Refresh only works OpenGL 3D applications. When using other APIs such as DirectX® or Vulkan®, VSync is controlled via the 3D application graphics settings.

Wait for Vertical Refresh can be set to:

  • Always Off
  • Off, Unless Application Specifies
  • On, Unless Application Specifies
  • Always On

OpenGL Triple Buffering

When used in tandem with Wait for Vertical Refresh, OpenGL Triple Buffering can provide higher frame rates than with the default double buffering.

Note! OpenGL Triple Buffering requires Wait for Vertical Refresh to be set to Always On and applies only to OpenGL 3D applications.

OpenGL Triple Buffering can be set to ON or OFF.

Frame Rate Target Control

Frame Rate Target Control (FRTC) enables users to set a target maximum frame rate when running a 3D application in full screen mode; the benefit being that FRTC can reduce GPU power consumption (great for games running at frame rates much higher than the display refresh rate) and therefore reduce heat generation and fan speeds/noise on the graphics card.

FRTC is especially useful when rendering mostly static content on powerful hardware where framerates can often run needlessly into the hundreds of fps on game menus or splash screens.

If you have an AMD FreeSync™ compatible system, FRTC can ensure that you do not exceed the maximum FreeSync range of your display, resulting in a smooth, optimal gaming experience.

Note! Changes to the Frame rate target must be done outside of the game, i.e. exit the game completely, make your changes, and then start the game again.

FRTC can be set to values between 30 and 200 FPS and works with DirectX® 9, 10 and 11 3D applications.

Click here to check if your graphics card is compatible with FRTC.

Restoring Default Settings

Finding the optimal balance of visual quality and performance may require many adjustments.

If you are not satisfied with results during gameplay, you can restore Global or individual Application Settings to default by clicking on the Reset option located in the upper right corner of the Global Graphics menu.

Creating Application Profiles

The following section provides instructions on how to create application profiles which offer advanced graphics settings on a per application basis.

To add an application to Radeon Settings within the Gaming section, click on Add > Browse

Find and select the application to add to Radeon Settings and click Open.

The application should now appear in the Gaming sections of Radeon Settings

Click on the application tile to customize its graphics settings.

Once the application profile is configured, the settings should apply to the application every time it is launched.

Кэш-память процессора

Кэш-память играет важную роль. Без нее от высокой тактовой частоты процессора не было бы никакого проку. Кэш позволяет использовать в компьютере любую, даже самую «медленную» оперативную память, без ощутимого ущерба для его производительности.

О том, что такое кэш-память процессора, как она работает и какое влияние оказывает на быстродействие компьютера, читатель узнает из этой статьи.

Содержание статьи

Что такое кэш-память процессора

Решая любую задачу, процессор компьютера получает из оперативной памяти необходимые блоки информации. Обработав их, он записывает в память результаты вычислений и получает для обработки следующие блоки. Это продолжается, пока задача не будет выполнена.

Все упомянутые операции производятся на очень высокой скорости. Однако, даже самая быстрая оперативная память работает медленнее любого «неторопливого» процессора. Каждое считывание из нее информации и обратная ее запись отнимают много времени. В среднем, скорость работы оперативной памяти в 16 – 17 раз ниже скорости процессора.

Читать еще:  Соединение невозможно перезвоните позднее что это значит

Не смотря на такой дисбаланс, процессор не простаивает и не ожидает каждый раз, когда оперативная память «выдает» или «принимает» данные. Он почти всегда работает на максимальной скорости. И все благодаря наличию у него кэш-памяти.

Кэш-память процессора – это небольшая, но очень быстрая память. Она встроена в процессор и является своеобразным буфером, сглаживающим перебои в обмене данными с более медленной оперативной памятью. Кэш-память часто называют сверхоперативной памятью.

Кэш нужен не только для выравнивания дисбаланса скорости. Процессор обрабатывает данные более мелкими порциями, чем те, в которых они хранятся в оперативной памяти. Поэтому кэш-память играет еще и роль своеобразного места для «перепаковки» и временного хранения информации перед ее передачей процессору, а также возвращением результатов обработки в оперативную память.

Устройство кэш-памяти процессора

Система кэш-памяти процессора состоит из двух блоков — контроллера кэш-памяти и собственно самой кэш-памяти.

Контроллер кэш памяти

Контроллер кэш памяти – это устройство, управляющее содержанием кэша, получением необходимой информации из оперативной памяти, передачей ее процессору, а также возвращением в оперативную память результатов вычислений.

Когда ядро процессора обращается к контроллеру за какими-то данными, тот проверяет, есть ли эти данные в кэш-памяти. Если это так, ядру моментально отдается информация из кэша (происходит так называемое кэш-попадание).

В противном случае ядру приходится ожидать поступления данных из медленной оперативной памяти. Ситуация, когда в кэше не оказывается нужных данных, называется кэш-промахом.

Задача контроллера – сделать так, чтобы кэш-промахи происходили как можно реже, а в идеале – чтобы их не было вообще.

Размер кэша процессора по сравнению с размером оперативной памяти несоизмеримо мал. В нем может находиться лишь копия крошечной части данных, хранимых в оперативной памяти. Но, не смотря на это, контроллер допускает кэш-промахи не часто. Эффективность его работы определяется несколькими факторами:

• размером и структурой кэш-памяти (чем больше ресурсов имеет в своем распоряжении контроллер, тем ниже вероятность кэш-промаха);

• эффективностью алгоритмов, по которым контроллер определяет, какая именно информация понадобится процессору в следующий момент времени;

• сложностью и количеством задач, одновременно решаемых процессором. Чем сложнее задачи и чем их больше, тем чаще «ошибается» контроллер.

Кэш-память процессора

Кэш-память процессора изготавливают в виде микросхем статической памяти (англ. Static Random Access Memory, сокращенно — SRAM). По сравнению с другими типами памяти, статическая память обладает очень высокой скоростью работы.

Однако, эта скорость зависит также от объема конкретной микросхемы. Чем значительней объем микросхемы, тем сложнее обеспечить высокую скорость ее работы.

Учитывая указанную особенность, кэш-память процессора изготовляют в виде нескольких небольших блоков, называемых уровнями. В большинстве процессоров используется трехуровневая система кэша:

Кэш-память первого уровня или L1 (от англ. Level — уровень) – очень маленькая, но самая быстрая и наиболее важная микросхема памяти. Ни в одном процессоре ее объем не превышает нескольких десятков килобайт. Работает она без каких-либо задержек. В ней содержатся данные, которые чаще всего используются процессором.

Количество микросхем памяти L1 в процессоре, как правило, равно количеству его ядер. Каждое ядро имеет доступ только к своей микросхеме L1.

Кэш-память второго уровня (L2) немного медленнее кэш-памяти L1, но и объем ее более существенный (несколько сотен килобайт). Служит она для временного хранения важной информации, вероятность запроса которой ниже, чем у информации, находящейся в L1.

Кэш-память третьего уровня (L3) – еще более объемная, но и более медленная схема памяти. Тем не менее, она значительно быстрее оперативной памяти. Ее размер может достигать нескольких десятков мегабайт. В отличие от L1 и L2, она является общей для всех ядер процессора.

Уровень L3 служит для временного хранения важных данных с относительно низкой вероятностью запроса, а также для обеспечения взаимодействия ядер процессора между собой.

Встречаются также процессоры с двухуровневой кэш-памятью. В них L2 совмещает в себе функции L2 и L3.

Влияние кэш-памяти процессора на быстродействие компьютера

При выполнении запроса на предоставление данных ядру, контроллер памяти ищет их сначала в кэше первого уровня, затем — в кэше второго и третьего уровней.

По статистике, кэш-память первого уровня любого современного процессора обеспечивает до 90 % кэш-попаданий. Второй и третий уровни — еще 90% от того, что осталось. И только около 1 % всех запросов процессора заканчиваются кэш-промахами.

Указанные показатели касаются простых задач. С повышением нагрузки на процессор число кэш-промахов увеличивается.

Эффективность кэш-памяти процессора сводит к минимуму влияние скорости оперативной памяти на быстродействие компьютера. Например, компьютер одинаково хорошо будет работать с оперативной памятью 1066 МГц и 2400 МГц. При прочих равных условиях разница производительности в большинстве приложений не превысит 5%.

Пытаясь оценить эффективность кэш-памяти, пользователи чаще всего ищут ответы на следующие вопросы:

Какая структура кэш-памяти лучше: двух- или трехуровневая?

Трехуровневая кэш-память более эффективна.

Чтобы определить, как сильно L3 влияет на работу процессора, сайтом Tom’s Hardware был проведен эксперимент. Заключался он в замере производительности процессоров Athlon II X4 и Phenom II X4. Оба процессора оснащены одинаковыми ядрами. Первый отличается от второго лишь отсутствием кэш-памяти L3 и более низкой тактовой частотой.

Приведя частоты обеих процессоров к одинаковому показателю, было установлено, что наличие кэш-памяти L3 повышает производительность процессора Phenom на 5,8 %. Но это средний показатель. В одних приложениях он был почти равен нулю (офисные программы), в других – достигал 8% и даже больше (компьютерные 3D игры, архиваторы и др.).

Как влияет размер кэша на производительность процессора?

Оценивая размер кэш-памяти, нужно учитывать характеристики процессора и круг решаемых им задач.

Кэш-память двуядерного процессора редко превышает 3 MB. Тем более, если его тактовая частота ниже 3 Ггц. Производители прекрасно понимают, что дальнейшее увеличение размера кэша такого процессора не принесет прироста производительности, зато существенно повысит его стоимость.

Другое дело высокочастотные 4-, 6- или даже 8-миядерные процессоры. Некоторые из них (например, Intel Core i7) поддерживают технологию Hyper Threading, обеспечивающую одновременное выполнение каждым ядром двух задач. Естественно, что потенциал таких процессоров не может быть раскрыт с маленьким кэшем. Поэтому его увеличение до 15 или даже 20 MB вполне оправдано.

В процессорах Intel алгоритм наполнения кэш-памяти построен по так называемой инклюзивной схеме, когда содержимое кэшей верхнего уровня (L1, L2) полностью или частично дублируется в кэше нижнего уровня (L3). Это в определенной степени уменьшает полезный объем его пространства. С другой стороны, инклюзивная схема позитивно сказывается на взаимодействии ядер процессора между собой.

В целом же, эксперименты свидетельствуют, что в среднестатистическом «домашнем» процессоре влияние размера кэша на производительность находится в пределах 10 %, и его вполне можно компенсировать, например, высокой частотой.

Эффект от большого кэша наиболее ощутим при использовании архиваторов, в 3D играх, во время кодирования видео. В «не тяжелых» же приложениях разница стремится к нулю (офисные программы, интернет-серфинг, работа с фотографиями, прослушивание музыки и др.).

Многоядерные процессоры с большим кэшем необходимы на компьютерах, предназначенных для выполнения многопоточных приложений, одновременного решения нескольких сложных задач.

Особенно актуально это для серверов с высокой посещаемостью. В некоторых высоконагружаемых серверах и суперкомпьютерах предусмотрена даже установка кэш-памяти четвертого уровня (L4). Изготавливается она в виде отдельных микросхем, подключаемых к материнской плате.

Как узнать размер кэш-памяти процессора?

Существуют специальные программы, предоставляющие подробную информацию о процессоре компьютера, в том числе и о его кэш-памяти. Одной из них является программа CPU-Z.

Программа не требует установки. После ее запуска нужно перейти на вкладку «Caches» (см. изображение).

На примере видно, что проверяемый процессор оснащен трехуровневой кэш-памятью. Размер кэша L3 у него составляет 3 MB, L2 – 512 KB (256×2), L1 – 128 KB (32×2+32×2).

Можно ли как-то увеличить кэш-память процессора?

Как уже было сказано в одном из предыдущих пунктов, возможность увеличения кэш-памяти процессора предусмотрена в некоторых серверах и суперкомпьютерах, путем ее подключения к материнской плате.

В домашних же или офисных компьютерах такая возможность отсутствует. Кэш-память является внутренней неотъемлемой частью процессора, имеет очень маленькие физические размеры и не подлежит замене. А на обычных материнских платах нет разъемов для подключения дополнительной кэш-памяти.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector