در پردازنده*های جدید استفاده از حافظه* اختصاصی پرسرعت برای پردازنده*های چند هسته*ای رواج زیادی یافته که این حافظه به صورت اشتراکی برای تمامی هسته*ها در دسترس است. در این حالت حافظه پرسرعت لایه سوم می*تواند سرعت دسترسی به اطلاعاتی که زیاد مورد استفاده پردازنده قرار می*گیرند را افزایش *دهد و هسته*ها مجبور به تبادل اطلاعات با حافظه*های کندتر (همان حافظه اصلی RAM) نیستند.نقل قول:
تمامی این مطالب حداقل در حد یک تئوری مقبول اعتبار دارند. پردازنده*های جدید Athlon II X۴ تولید AMD که در واقع همان پردازنده*های Phenom II X۴ بدون حافظه L۳ Cache* به شمار می*روند به نوعی دلیلی بر عدم اهمیت حافظه*های لایه سوم در همه موارد هستند.
برای اکتشاف میزان اهمیت حافظه*های لایه سوم تصمیم گرفتیم این دو پردازنده را در موارد مختلف مقایسه کنیم، اما پیش از اینکه بخواهیم در نتایج به دست آمده دقیق شویم لازم است ابتدا نیم*نگاهی به نحوه عملکرد حافظه Cache و برخی نکات ابتدایی داشته باشیم.
عملکرد کلی حافظه Cache بسیار ساده است، این حافظه*ها در حقیقت وظیفه همزمان*سازی دسترسی به اطلاعات را بر عهده دارند و در نقش یک بافر، اطلاعات مورد نیاز را در خود نگهداری می*کنند تا پردازنده نیازی به مراجعه به فواصل دورتر و منابع حافظه کندتر نداشته *باشد. معماری رایانه*های امروزی به شکلی *است که پردازنده شامل سه مرحله حافظه Cache پیش از رسیدن و دسترسی به حافظه اصلی سیستم (RAM) است.
لایه دوم و به ویژه لایه سوم تنها به عنوان بافر ایفای نقش نمی*کنند. آن*ها همچنین وظیفه جلوگیری از توقف عملکرد و تبادل داده پردازنده در زمان افزایش ترافیک تبادل اطلاعات و داده*ها میان هسته*ها را بر عهده دارند.
اثربخشی حافظه Cache در کارکرد سیستم به میزان پاسخگویی*های موفق آن به درخواست*ها بستگی دارد، اگر به اطلاعاتی نیاز باشد که روی Cache وجود دارند این یک موفقیت برای حافظه به حساب می**آید و اگر این داده*ها روی این حافظه موجود نباشند سیستم به حافظه*های ثانویه دیگر مراجعه می*کند. مراجعه به این حافظه*ها و در واقع عدم موفقیت حافظه Cache سبب کندی پردازش می*شود، همانطور که موفقیت حافظه Cache قدرت و توان پردازش را افزایش می*دهد.
میزان بیشتر حافظه Cache می*تواند داده*های بیشتری را آماده پردازش (Buffer) کند، اما ظرفیت بیشتر حافظه با افزایش زمان تاخیر دسترسی به اطلاعات آن نیز همراه خواهد بود. از آنجایی که این حافظه میزان زیادی از ترانزیستورهای پردازنده را درگیر می*کند، بنابراین بسیار مهم است که نسبت مناسبی میان اندازه ترانزیستورها، مصرف انرژی، توان پردازشی و میزان تاخیرها در این مورد برقرار باشد.
● حافظه*های لایه اول، دوم و سوم…
تمامی پردازنده*های امروزی به حافظه*های اختصاصی مجهز هستند. این حافظه*ها اطلاعات و ساختار ضروری آن*ها جهت پردازش را در خود نگهداری می*کنند. ابتدایی*ترین نوع این حافظه*ها که حافظه*های لایه اول یا L۱ Cache نیز خطاب می*شوند اولین*بار در پردازنده*های ۴۸۶DX مشاهده شدند. در حال حاضر میزان حافظه استاندارد L۱ Cache در پردازنده*های AMD، ۶۴ کیلوبایت حافظه L۱ Cache برای هر هسته است در حالی که اینتل فقط از ۳۲ کیلوبایت حافظه L۱ Cache برای هر یک از هسته*ها بهره می*گیرد.
حافظه*های L۱ Cache در پردازنده* ۴۶۸DX اینتل معرفی شدند و تا به امروز جزء لاینفک پردازنده*ها به شمار می*روند.
حافظه*های لایه دوم (L۲ Cache) از زمان پردازنده*های Pentium III به بعد در تمامی پردازنده*ها قابل مشاهده هستند، هرچند که در پردازنده*های Pentium pro نیز به شکل دیگری به *کار گرفته شده بودند. پردازنده*های امروزی تا ۶ مگابایت حافظه L۲ Cache روی ساختار اصلی خود دارند. برای مثال، این میزان را می*توانید در پردازنده*های دوهسته*ای Core۲ Duo اینتل مشاهده می*کنید که به صورت اشتراکی میان دو هسته استفاده می*شود. حافظه*های L۲ Cache به طور معمول بین ۵۱۲ کیلوبایت تا ۱ مگابایت برای هر هسته استفاده می*شوند. پردازنده*هایی با حافظه L۲ Cache کمتر، به طور معمول پردازنده*های کمی ارزان قیمت*تر هستند.
اما پردازنده*های چهارهسته*ای طراحی و معماری کنونی را با خود به ارمغان آوردند. در این میان شرکت AMD توانست با قرار دادن دو هسته به صورت مجتمع، کنترل*کننده حافظه را نیز به درون پردازنده منتقل کند، در حالی که اینتل از قرار دادن دو هسته جداگانه درون یک بسته، اولین دوهسته*ای خود را معرفی کرد.
حافظه Cache اختصاصی برای اولین*بار در پردازنده*های سری Core۲ Duo اینتل استفاده شد که از حافظه L۲ Cache اشتراکی برای دو هسته استفاده می*کرد. اما باز این AMD بود که موفق شد اولین پردازنده چهارهسته*ای واقعی را -که چهار هسته به صورت مجتمع در یک پردازنده مستقر کرده *بود- در پردازنده*های چهارهسته*ای Phenom معرفی کند. اینتل نیز این*بار با ترکیب دو پردازنده دوهسته*ای در کنار یکدیگر اولین پردازنده چهارهسته*ای خود را معرفی کرد.
تاریخچه حافظه*های L۳ Cache به سال ۱۹۹۵ بازمی*گردد، اما پردازنده*های Phenom محصول شرکت AMD اولین پردازنده*های دسکتاپی بودند که از حافظه L۳ Cache* در آن*ها استفاده می*شد. پردازنده*های ۶۵ نانومتری Phenom X۴ به همراه ۲ مگابایت حافظه L۳ Cache اشتراکی همچنین پردازنده*های ۴۵ نانومتری PhenomII X۴ نیز به همراه ۶ مگابایت حافظه L۳ Cache اشتراکی تولید و عرضه شدند. پردازنده*های Core i۷ و Core i۵ نیز به ۸ مگابایت حافظه L۳ Cache اختصاصی تجهیز شده*اند.
● مقایسه پردازنده*های AthlonII X۴* و PhenomII X۴
در این بررسی که میان دو پردازنده متفاوت از AMD شکل گرفته بیشترین دقت متوجه میزان بازدهی حافظه L۳ Cache در پردازنده*های چهارهسته*ای مدرن این شرکت است.
در یک سمت پردازنده Athlon II X۴ ۶۲۰ قرار دارد که به نوعی شاید بتوان آن* را به عنوان ضعیف*ترین پردازنده چهارهسته*ای معرفی کرد، اما این پردازنده اولین پردازنده چهارهسته*ای بود که تا امروز با قیمت زیر ۱۰۰ دلار به بازار عرضه شده *است. این پردازنده از توان خوبی برخوردار است که البته همواره نمی*تواند این کارایی را از خود بروز دهد، زیرا فاقد حافظه L۳ Cache است. برای زورآزمایی با این پردازنده در این رقابت از پردازنده پرقدرت Phenom II X۴ ۹۶۵ استفاده کرده*ایم.
پردازنده Phenom II X۴ ۹۶۵ پرچمدار نسل جدید پردازنده*های AMD* است در حالی*که پردازنده Athlon II X۴ ۶۲۰ در مرز ورودی پردازنده*های چهارهسته*ای جدید AMD قرار دارد. اما باید توجه داشت که بطن هر دو پردازنده از لحاظ معماری و طراحی مشابه هستند به بیان دیگر هسته*های پردازشی حافظه*های L۱ Cache* و L۲ Cache* به طور کامل مشابه یکدیگرند. در واقع باید گفت تنها تفاوت این دو گروه پردازنده این است که در پردازنده*های AthlonII حافظه L۳ Cache پردازنده*های PhenomII* غیرفعال شده *است.
البته برای ملموس*تر شدن آزمایش*های شکل گرفته روی این دو پردازنده فرکانس پردازنده Phenom II X۴ ۹۶۵ را از ۴/۳ به ۶/۲ گیگاهرتز کاهش دادیم تا از این جهت نیز دو پردازنده، فرکانس مشابهی را داشته *باشند.
در حالت کلی باید گفت که توان مصرفی و راندمان پردازنده چهارهسته*ای -که فاقد حافظه L۳ Cache است- به طور قطع بهتر خواهد بود.
در تست*های انجام شده در بنچ*مارک*های PCMark Vantage و SiSoftware Sandra ۲۰۰۹ تنها تفاوت کمی به نفع پردازنده Phenom II X۴ ۹۶۵ مشاهده می*شود که می*توان آن *را به حافظه ۶ مگابایتی L۳ Cache آن نسبت داد. در تست حافظه PCMark، این پردازنده ۱۲ درصد کارایی بهتری دارد در حالی که در مجموع نتایج تست*های بنچ*مارک Sandra، این تفاوت به ۸ درصد کاهش می*یابد.
در آزمایش*های پردازنده بنچ*مارک ۳DMark Vantage نیز فقط ۵ درصد تفاوت کارایی مشاهده می*شد، این در حالی *است که نتایج کارایی GPU* در سیستم*های مجهز به هر دو گونه پردازنده به طور کامل مشابه بود.
در بازی*ها و نرم*افزارهای گرافیکی نیز تفاوت کارایی میان ۸ تا ۲۰ درصد و گاهی اوقات نیز نتایج مشابهی مشاهده می*شود. برای مثال، در تست*های شکل گرفته در نرم*افزار Photoshop CS۴ هیچ*گونه تفاوت کارایی مشاهده نشد!
در مجموع باید گفت که کارایی پردازنده*های AthlonII* در مقابل پردازنده*های PhenomII* ما را به وجد آورد! زیرا با توجه به تفاوت*های میان این دو پردازنده، به خصوص تفاوت قیمت آن*ها استفاده از پردازنده*های AthlonII* -به ویژه برای آن دسته از کاربرانی که نیم*نگاهی نیز به هزینه خرید پردازنده دارند- به شدت توصیه می*شود! اما نباید از کارایی و قابلیت*های بالای پردازنده*های PhenomII نیز به آسانی گذشت. در کل مشخص است که کارایی مناسب پردازنده*های AthlonII* (نسبت مناسب کارایی به قیمت* آن*ها) دلیل خوب نبودن پردازنده*های PhenomII* نیست.
