L1, L2 및 L3 캐시: 차이점은 무엇입니까?

최신 컴퓨터 프로세서는 모두 빠른 액세스를 위해 데이터를 칩에 임시로 저장할 수 있는 다단계 캐시 메모리 시스템을 사용합니다. 다음에 구입하는 CPU에서 최상의 성능을 얻으려면 L1, L2 및 L3 캐시의 차이점을 이해하는 것이 중요할 수 있습니다.

CPU 캐시 메모리란 무엇입니까?

CPU 캐시 메모리는 프로세서에 있는 임시 데이터 저장소 유형입니다. 자주 요청되는 작은 데이터 비트를 고속으로 액세스할 수 있도록 유지하여 CPU의 처리 효율성을 높이는 데 사용됩니다. 캐시 메모리는 다양한 수준의 스토리지로 구성됩니다. 이러한 수준은 일반적으로 L1, L2, L3 및 때때로 L4라고 하며 위치, 속도 및 크기가 다양합니다.

CPU에 자체 메모리 캐시가 필요한 이유를 더 잘 이해하려면 프로세서와 RAM의 개발을 살펴봐야 합니다. 프로세서와 RAM 사이의 속도 차이는 초기 컴퓨터에서 미미했습니다. 메모리로 인해 처리 속도가 느려질 것이라는 우려는 거의 없었습니다. 중앙 프로세서의 작동 속도가 RAM 속도보다 훨씬 빠르게 증가함에 따라 그 차이를 어떻게든 줄여야 했습니다. 답은 캐시 메모리였습니다.

캐시 메모리는 매우 빠르고 종종 DRAM보다 10~100배 빠르며 물리적으로 프로세서 코어에 가깝습니다. 최신의 빠른 프로세서는 대신 캐시에서 데이터를 가져올 수 있기 때문에 상대적으로 느린 시스템 메모리에서 데이터를 요청해야 하므로 속도가 느려지지 않습니다.

SRAM으로 알려진 이러한 유형의 메모리가 컴퓨터에서 DRAM 대신 사용되지 않는 이유는 결국 비용 때문입니다. CPU의 캐시 메모리 양은 상대적으로 작으며 기가바이트가 아닌 킬로바이트 또는 메가바이트로 측정되며 최신 RAM 모듈과 동일한 크기로 만드는 데 엄청나게 비쌉니다.

캐시 메모리를 컴퓨터에서 일반적으로 발견되는 다른 유형의 캐시와 혼동해서는 안 됩니다. "캐시"는 소프트웨어 또는 하드웨어의 효율성을 높이는 데 사용되는 여러 유형의 임시 메모리 저장소를 의미할 수 있지만 캐시 메모리는 프로세서 하드웨어에 따라 다릅니다.

L1 캐시란?

기본 캐시라고도 하는 L1 캐시는 가장 작고 빠른 메모리 수준입니다. 일반적으로 크기는 64KB이지만 프로세서의 각 코어에는 자체 L1 캐시가 내장되어 있으므로 쿼드 코어 CPU는 총 256KB입니다.

CPU-Z와 같은 도구에서 메모리 세부 정보를 보면 L1 캐시가 L1-I(명령) 및 L1-D(데이터)의 두 가지 추가 수준으로 분할되어 있음을 알 수 있습니다. L1 명령 캐시는 프로세서에 공급될 정보를 처리하는 반면 데이터 캐시는 주 메모리에 기록될 정보를 보유합니다.

레벨 1 캐시는 CPU의 최대 작동 속도보다 빠르거나 더 빠르게 데이터를 전송할 수 있어 매우 효율적입니다. 프로세서가 L1에서 필요한 데이터를 찾지 못하면 L2 및 L3 캐시에서 찾습니다.

L2 캐시란 무엇입니까?

L2 캐시는 보조 메모리 캐시로 CPU의 각 개별 코어에도 내장되어 있습니다. 거의 항상 L1보다 더 많은 저장 공간을 가지고 있지만 여전히 RAM 속도보다 훨씬 빠르지만 더 느린 속도로 작동합니다.

일부 고급 프로세서에는 총 32MB의 L2 캐시가 있을 수 있지만 6-12MB가 평균일 것입니다. 언급한 바와 같이 이것은 모든 코어 간에 균등하게 분할되어 각 코어가 자체 캐시에 독립적으로 액세스할 수 있습니다.

L3 캐시란?

레벨 3 캐시는 각 CPU 코어에 내장되지 않고 전체 프로세서가 액세스할 수 있는 공유 스토리지 풀 역할을 합니다. L1 및 L2 캐시보다 훨씬 느리고 RAM보다 두 배 정도 빠르지만 세 가지 메모리 수준 중 가장 큽니다.

CPU가 캐시 메모리에서 필요한 데이터를 찾지 못하면 대신 느린 시스템 메모리에서 데이터를 요청해야 합니다. 이를 캐시 미스라고 합니다. L3 캐시의 도입으로 미스 가능성이 줄어들어 성능 향상에 도움이 되었습니다.

처음 개발되었을 때 L3 캐시는 종종 마더보드의 별도 칩에 위치했습니다. 최신 CPU에는 효율성 향상을 위해 거의 독점적으로 L3 캐시가 내장되어 있습니다.

L1 대 L2 대 L3 캐시: 차이점은 무엇입니까?

세 가지 수준의 캐시 메모리 간의 주요 차이점은 크기, 속도 및 위치입니다.

• L1 캐시는 저장 용량이 적지만 일반적으로 모든 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리로 RAM보다 최대 100배 빠릅니다. 각 프로세서 코어에는 일반적으로 약 64KB의 자체 L1 캐시가 있습니다.
• L2 캐시는 L1보다 몇 배 더 클 수 있지만 RAM보다 약 25배 빠릅니다. L1과 마찬가지로 각 프로세서 코어에는 자체 L2 캐시가 있습니다. 각각은 일반적으로 256-512KB이며 때로는 1MB까지 높아집니다.
• L3 캐시는 32MB 이상으로 가장 큰 저장 용량을 갖지만 시스템 메모리보다 두 배만 빠를 수 있습니다. L3 캐시는 일반적으로 CPU에 내장되지만 코어와 분리됩니다.

캐시 메모리를 삭제할 수 있습니까?

시스템 캐시 또는 브라우저 캐시와 같이 삭제하거나 지울 수 있는 메모리 캐시가 있지만 CPU 캐시 메모리는 삭제할 수 없습니다. DRAM과 마찬가지로 SRAM은 휘발성 메모리이므로 장기간 내용을 유지하지 않습니다. 컴퓨터 전원을 끄는 즉시 캐시 메모리의 모든 내용이 손실됩니다.

얼마나 많은 캐시 메모리가 필요합니까?

대부분의 메모리 유형과 마찬가지로 CPU의 캐시가 많을수록 좋습니다. 캐시 메모리를 업그레이드할 수 없으므로 선택한 프로세서가 필요에 따라 충분한지 확인하는 것이 중요합니다. 즉, 컴퓨터로 무엇을 하느냐에 따라 달라지며 이 CPU 기능 하나에 얽매여서는 안 됩니다. 클록 속도, 코어 및 스레드 수 및 기타 요소는 모두 CPU 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

L1 캐시의 좋은 기준은 코어당 64KB입니다. 총량을 CPU의 코어 수로 나누면 알 수 있습니다. 코어당 256KB의 L2 캐시는 완벽하게 허용되지만 게이머는 코어당 512KB를 원할 수 있습니다. 그리고 32~96MB의 L3 캐시는 대부분의 목적에 적합합니다.

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