L'importanza della CPU cache nel gaming
La cache della CPU può avere un grande effetto sulle prestazioni del processore e del sistema. Ma cos'è la cache e cosa fa?
CPU cache è fondamentale per le prestazioni di gioco, con AMD in testa grazie alla tecnologia 3D V-Cache. La cache è una piccola quantità di memoria super veloce integrata nel chip stesso, consentendo al processore di ottenere i dati di cui ha bisogno a velocità incredibili. La gerarchia della memoria, con cache in cima, RAM a metà e storage in fondo, riduce la latenza e migliora le prestazioni del PC. AMD e Intel stanno aumentando le quantità di cache nei loro processori per rimanere competitivi nel gaming.
AMD 7800X3D e 7950X3D detengono il primo posto nei processori per il gaming, non perché hanno il maggior numero di core o le velocità di clock più alte, ma perché hanno la maggior quantità di cache. Ma cos'è esattamente la CPU cache? È una piccola quantità di memoria super veloce, a rapido accesso, integrata direttamente nel chip stesso, che aiuta a ottenere i dati necessari per le operazioni a velocità incredibile.
Il ritorno non è lineare, però - c'è una ragione per cui il 7950X3D non ha cache aggiuntiva su tutti i suoi core. Infatti, ci sono alcuni svantaggi nell'avere molta cache extra con cui lavorare, anche se aiuta a migliorare le prestazioni di gioco. Ecco tutto ciò che c'è da sapere sulla CPU cache.
La cache è la quantità di memoria che si trova all'interno della CPU stessa, integrata nei singoli core o condivisa tra alcuni o tutti i core. È una piccola porzione di memoria dedicata che risiede direttamente sul processore in modo che la CPU non debba recuperare informazioni dalla RAM del sistema ogni volta che si desidera fare qualcosa sul PC. Ogni processore ha una piccola quantità di cache, con i processori più piccoli che possono avere forse solo pochi kilobyte mentre i processori più grandi possono avere molte megabyte di cache.
Ma perché è necessaria la cache se abbiamo già storage SSD veloce e RAM ancora più veloce? È tutto una questione di prestazioni. Negli anni '90, la velocità della RAM non riusciva a tenere il passo con le esigenze della CPU, presentando un problema per i progettisti di CPU. La soluzione è stata quella di aggiungere cache locale direttamente nei chip stessi.
Sebbene la cache abbia una capacità limitata rispetto alla RAM, la sua alta velocità la compensa. L'unico svantaggio è che è costoso inserire memoria in un piccolo chip, quindi di solito non è stata utilizzata in grandi quantità. Con il 3D V-Cache, però, AMD ha trovato un modo per farlo funzionare, e ora abbiamo chip di gioco ad alte prestazioni come risultato.
L'adozione diffusa della cache ha portato a implementazioni più sfumate di cache e RAM fino ad arrivare alla gerarchia della memoria, con la cache in cima, la RAM in mezzo e lo storage in fondo. Questo approccio a più livelli consente ai dati critici per la CPU di essere fisicamente più vicini al processore, riducendo la latenza e aiutando il PC a risultare reattivo.
La cache ha la sua gerarchia, o livelli di cache, che sono divisi in L1, L2 e L3 cache. Questi sono tutti tipi di cache, ma svolgono funzioni leggermente diverse.
L1 cache è il primo livello di cache ed è anche il più piccolo, di solito diviso in L1 istruzioni o L1i e L1 dati o L1d. Ogni core all'interno di una CPU ha il suo esclusivo pezzo di L1 cache, che di solito è solo di pochi kilobyte. Il tipo di dati memorizzati nella L1 cache sono quelli che la CPU ha appena utilizzato o si aspetta di utilizzare imminente. Se la CPU ha bisogno di dati che non sono nella L1 cache, passa al livello successivo: L2.
Come la L1 cache, la L2 cache è spesso esclusiva per un singolo core CPU, ma in alcune CPU è condivisa tra più core. È anche molto, molto più grande; ad esempio, ogni P-core nel Core i9-12900K ha 80 kilobyte di L1 cache, oltre a 1,25 megabyte di L2 cache, quasi 16 volte tanto. Tuttavia, cache più grandi hanno una latenza più alta, il che significa che ci vuole più tempo per la comunicazione tra il core CPU e la cache. Quando le CPU vogliono realizzare cose in questione di microsecondi o anche nanosecondi, la leggermente maggiore latenza della L2 cache conta. Se una CPU non trova i dati richiesti all'interno della L2 cache, chiede al livello successivo: L3.
L3 cache è molto importante: è condivisa tra alcuni o tutti i core all'interno di una CPU, ed è grande. Il 7950X3D, ad esempio, ha 128MB di L3 cache con il suo 3D V-Cache aggiuntivo, mentre ha solo 16MB di L2 cache. La latenza della L3 cache è ancora peggiore rispetto alla L2, ma avere una grande L3 cache è davvero importante per evitare che la CPU debba chiedere alla RAM i dati necessari. Ad eccezione dello storage, la RAM ha la peggiore velocità e latenza nella gerarchia della memoria, e ogni volta che la CPU deve accedere alla RAM per i dati richiesti, le cose possono rallentare.
Alcune CPU hanno persino la cache L4, ma di solito funziona come RAM che è sul package CPU. Alcune delle prime CPU a 14nm di Intel basate sull'architettura Broadwell includevano 128MB di DRAM integrata, e le CPU server Sapphire Rapids dell'azienda possono avere HBM2, che viene utilizzato come un livello di cache extra.
La CPU cache fa una grande differenza per il gaming. Anche se le prestazioni single-threaded, le istruzioni per ciclo (IPC) e la velocità di clock sono tradizionalmente considerati i fattori più importanti nelle prestazioni di gioco, è diventato molto chiaro che la cache è probabilmente il fattore più importante di tutti nella rivalità tra AMD e Intel.
La cache è così importante per il gaming a causa del modo in cui i giochi sono pro
