O cache da CPU é um dos componentes importantes que afetam o desempenho do computador. Um cache de CPU é uma pequena memória perto da CPU, que armazena dados frequentemente usados pela CPU. O objetivo do cache da CPU é reduzir o tempo de acesso aos dados armazenados na memória principal (RAM), que é mais lenta e mais distante da CPU. Usando o cache da CPU, a CPU pode recuperar os dados conforme necessário mais rapidamente, aumentando a velocidade de processamento.
Tipos de cache da CPU
Existem três tipos de caches de CPU comumente usados: L1, L2 e L3. Cada um tem um tamanho, velocidade e função diferentes.
- O cache L1 é o menor e mais rápido cache, localizado dentro do núcleo da CPU. Os caches L1 normalmente têm entre 16 KB e 128 KB de tamanho e têm um tempo de acesso de cerca de 1 ns. O cache L1 armazena os dados mais usados pela CPU, como instruções e registros.
- O cache L2 é um cache maior e mais lento do que o cache L1, que geralmente está localizado fora do núcleo da CPU, mas ainda dentro do chip da CPU. Os caches L2 normalmente têm entre 256 KB e 8 MB de tamanho e têm um tempo de acesso de cerca de 5 ns. O cache L2 armazena dados que são usados com menos frequência pela CPU, mas ainda com mais frequência do que os dados armazenados na RAM.
- O cache L3 é o maior e mais tardio cache, que geralmente está localizado fora do chip da CPU, mas ainda dentro do pacote da CPU. Os caches L3 normalmente têm entre 4 MB e 64 MB de tamanho e têm um tempo de acesso de cerca de 15 ns. O cache L3 armazena dados que raramente são usados pela CPU, mas ainda com mais frequência do que os dados armazenados em um disco rígido ou SSD.
Aqui está uma tabela comparando o tamanho, a velocidade e a localização dos três tipos de caches de CPU:
| Tipo de cache | Tamanho | Velocidade | Localização |
| Cache L1 | 16 KB – 128 KB | 1 ns | Dentro do núcleo da CPU |
| Cache L2 | 256 KB – 8 MB | 5 ns | Fora do núcleo da CPU, dentro do chip da CPU |
| Cache L3 | 4 MB – 64 MB | 15 ns | Fora do chip da CPU, dentro do pacote da CPU |
Fatores que afetam o tamanho e a velocidade da CPU do cache
Vários fatores afetam o tamanho e a velocidade da CPU de cache, como:
- Design da CPU: o design da CPU determina o número de núcleos, caminhos de dados e instruções que a CPU pode processar. O design da CPU também determina o tamanho e a velocidade ideais do cache da CPU para oferecer suporte ao desempenho da CPU. Por exemplo, CPUs com muitos núcleos normalmente exigem um cache maior e mais rápido do que CPUs com poucos núcleos.
- Tecnologia de fabricação : A tecnologia de fabricação determina o tamanho e a distância entre os transistores usados para fazer uma CPU. Tecnologias de fabricação mais avançadas podem tornar os transistores menores e mais próximos, aumentando a densidade e a velocidade dos caches da CPU. Por exemplo, CPUs feitas com tecnologia de 7 nm normalmente têm caches maiores e mais rápidos do que CPUs feitas com tecnologia de 14 nm.
- Necessidades do aplicativo: O aplicativo precisa determinar o tipo e a quantidade de dados que devem ser processados pela CPU. As necessidades do aplicativo também determinam o tamanho e a velocidade ideais da CPU do cache para melhorar o desempenho da CPU. Por exemplo, aplicativos que exigem muitos cálculos matemáticos geralmente exigem um cache maior e mais rápido do que aplicativos que exigem apenas operações simples.