Computer sind wirklich gut darin, Dinge zu erledigen, aber ehrlich gesagt ist die ganze Sache mit der Speichergeschwindigkeit ziemlich frustrierend. Moderne CPUs arbeiten mit fast 6 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde, und obwohl sie Anweisungen im Handumdrehen abarbeiten k\u00f6nnen, ist das Abrufen von Daten von Speichermedien wie SSDs oder HDDs im Vergleich dazu qu\u00e4lend langsam. Aus diesem Grund wird System-RAM verwendet \u2013 um die CPU w\u00e4hrend der Ausf\u00fchrung mit Daten zu versorgen. Dennoch ist RAM auch nicht perfekt; es weist Latenzen von etwa 400 Taktzyklen auf, die die Leistung erheblich beeintr\u00e4chtigen k\u00f6nnen. Wenn Ihr System bei bestimmten Aufgaben tr\u00e4ge ist, insbesondere beim Laden gro\u00dfer Programme oder Dateien, kann dies an der Speichergeschwindigkeit liegen. Wenn Sie Caching, den Umgang der CPU mit Speicher und die Rolle des Tag-Speichers verstehen, k\u00f6nnen Sie Fehler bei unerwarteten Verlangsamungen leichter beheben.<\/p>\n
Und hier kommt der Cache-Speicher ins Spiel. Die CPU verwendet ein mehrstufiges Cache-System \u2013 L1, L2 und L3 \u2013 um die Speicherlatenz zu verbergen. Der L1-Cache ist superschnell und erreicht Ergebnisse in etwa 5 Taktzyklen, aber er ist winzig, normalerweise nur ein paar hundert KB. Der L2-Cache ist etwas gr\u00f6\u00dfer, vielleicht ein paar MB, und ben\u00f6tigt etwa 20 Zyklen, und L3 ist sogar noch gr\u00f6\u00dfer, aber langsamer. Der Grund, warum man nicht einfach jede CPU mit einem riesigen Cache ausstattet, ist, dass gr\u00f6\u00dfere Caches langsameren Zugriff bedeuten \u2013 stellen Sie sich vor, Sie versuchen, eine Nadel im Heuhaufen zu finden, die gr\u00f6\u00dfer und langsamer zu scannen ist. Au\u00dferdem ist Platz im CPU-Die teuer; gr\u00f6\u00dfere Caches kosten mehr und heizen den Chip auf \u2013 denn nat\u00fcrlich m\u00fcssen Windows und die Hardwarehersteller ihn komplex machen.<\/p>\n
Kleine Caches sind schneller, da die Daten nah beieinander liegen und schnell abgerufen werden k\u00f6nnen. Der Haken dabei ist jedoch: Der L1-Cache ist eng in jeden Prozessorkern integriert und daher nur von diesem Kern aus zug\u00e4nglich, was die Latenz niedrig h\u00e4lt. Die Geschwindigkeit des Caches h\u00e4ngt auch von der Gr\u00f6\u00dfe der Speicherzellen ab. Kleine, schnell zug\u00e4ngliche Zellen sind zwar gut, aber eine zu starke Verkleinerung verlangsamt die Gesamtleistung. Auf manchen Systemen ist dieser Balanceakt ein echtes Chaos, und manchmal werden Caches nicht sofort abgerufen, was zu Verz\u00f6gerungen f\u00fchrt. Daher kann es hilfreich sein, Cache-Design und -Gr\u00f6\u00dfe zu verstehen, um die Geschwindigkeit Ihres Systems zu steigern oder Probleme mit Verlangsamungen zu beheben.<\/p>\n
Der wahre Held im Hintergrund \u2013 wenn auch etwas unsichtbar \u2013 ist der Tag-Speicher. Stellen Sie ihn sich als die schnelle Nachschlagetabelle des Gehirns f\u00fcr Speicheradressen vor. Moderne Computer laufen mit virtuellem Speicher; jeder Prozess erh\u00e4lt seinen eigenen Adressraum, was ein praktisches Sicherheitsfeature darstellt. Das bedeutet aber auch, dass jede virtuelle Adresse in eine reale physikalische Adresse \u00fcbersetzt werden muss, bevor Daten abgerufen werden k\u00f6nnen. Normalerweise w\u00fcrde das zus\u00e4tzliche Zugriffe auf den Hauptspeicher bedeuten \u2013 super langsam. Hier kommt der Tag-Speicher ins Spiel, auch Translation Lookaside Buffer (TLB) genannt. Er speichert aktuelle Adress\u00fcbersetzungen, sodass die CPU pr\u00fcfen kann, ob die gew\u00fcnschten Daten bereits in einem nahegelegenen Cache liegen, ohne bis zum RAM zur\u00fcckgreifen zu m\u00fcssen.<\/p>\n
Es ist etwas seltsam, aber der Tag-Speicher ist winzig, viel kleiner als der Cache, und dennoch unglaublich schnell \u2013 weniger als ein Taktzyklus. Bei Optimierung liegt seine Trefferquote bei \u00fcber 99 %, was bedeutet, dass er selten zum Flaschenhals wird. Im Grunde speichert er aktuelle Adress\u00fcbersetzungen, sodass die CPU bei Datenanfragen schnell feststellen kann, ob diese im Cache liegen oder aus dem Hauptspeicher abgerufen werden m\u00fcssen. Ohne ihn m\u00fcsste das System, selbst wenn die Daten im Cache liegen, jedes Mal den gesamten Adress\u00fcbersetzungsprozess durchlaufen \u2013 eine enorme Verlangsamung, die moderne Systeme m\u00f6glichst vermeiden.<\/p>\n
Tag Memory (TLB) ist im Grunde ein kleines, schnelles Nachschlagesystem, das die Zuordnung virtueller Adressen zum physischen Speicher \u00fcberwacht. Ohne dieses System w\u00fcrde Ihre CPU ewig auf die Adress\u00fcbersetzung warten m\u00fcssen, selbst wenn die Daten direkt im Cache liegen. Es ist sozusagen einer dieser praktischen Tricks, der Ihr System \u2013 die meiste Zeit \u2013 flott h\u00e4lt, indem unn\u00f6tige Zugriffe auf den Hauptspeicher vermieden werden. Wenn Sie verstehen, wie diese Teile zusammenwirken, k\u00f6nnen Sie Leistungsprobleme leichter beheben, insbesondere wenn Sie in den Systemeinstellungen herumst\u00f6bern oder Hardware-Upgrades durchf\u00fchren.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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