Prečo sú pamäty pre počítače zvyčajne malé?

Cache sú malé z dôvodu kombinácie faktorov týkajúcich sa nákladov, rýchlosti a technologických obmedzení:

* Cena: Rýchlejšia pamäť je podstatne drahšia na bit ako pomalšia pamäť. Budovanie veľkej vysokorýchlostnej vyrovnávacej pamäte by bolo neúmerne drahé. Pomer nákladov a prínosov sa výrazne znižuje, keď sa veľkosť vyrovnávacej pamäte zvyšuje.

* Rýchlosť: Časy prístupu do vyrovnávacej pamäte musia byť veľmi rýchle, aby boli efektívne. Menšie cache umožňujú jednoduchšie a rýchlejšie vzory. Väčšie cache zavádzajú zložitejšie obvody a dlhšie časy prístupu, čo vylučuje výhody väčšej kapacity. Výhoda rýchlosti je pevne spojená s veľkosťou.

* Spotreba energie: Vysokorýchlostná pamäť spotrebuje viac energie. Väčšia, rýchlejšia vyrovnávacia pamäť by spotrebovala podstatne viac energie, čo by viedlo k zvýšenej tvorbe tepla a zníženej výdrni batérie (najmä pre mobilné zariadenia).

* Technologické obmedzenia: Výroba mimoriadne veľkých vysokorýchlostných vyrovnávacích pamätí je technologicky náročná a drahá. Aj keď sa technológia neustále zlepšuje, existujú praktické limity, ako husto a rýchlo môžeme zabaliť tranzistory pre pamäťové bunky.

* Princíp lokality: Caches sa spolieha na princíp lokality - myšlienka, že nedávno pristupujú k údajom a pokynom, sa pravdepodobne čoskoro dostane znova. Relatívne malá vyrovnávacia pamäť môže účinne využiť tento princíp pre veľké percento prístupu k pamäti. Zvýšenie veľkosti vyrovnávacej pamäte nad určitým bodom poskytuje zníženie výnosov z hľadiska zlepšeného výkonu, pretože pravdepodobnosť nájdenia potrebných údajov vo väčšej vyrovnávacej pamäti sa nezvyšuje proporcionálne.

V podstate je optimálna veľkosť vyrovnávacej pamäte kompromisom medzi nákladmi, rýchlosťou, spotrebou energie a efektívnosťou. Malá, rýchla vyrovnávacia pamäť poskytuje významné zvýšenie výkonu pri primeraných nákladoch, zatiaľ čo väčšia vyrovnávacia pamäť by ponúkala iba marginálne zvýšenie výkonnosti a zároveň zvýšila jeho náklady a spotrebu energie. Preto sa používa viac úrovní vyrovnávacích pamätí (L1, L2, L3); Každá úroveň poskytuje iný kompromis rýchlosti/veľkosti.

• Predchádzajúca strana: Je pravda, že procesor obsahuje údaje čakajúce na spracovanie a pokyny? 
• Ďalšia strana: Aké faktory ovplyvňujú rýchlosť mikroprocesora?