O que é cache da CPU: L1, L2 e L3

O que é cache da CPU: L1, L2 e L3

Objetivo

Entender por que caches reduzem a diferença de velocidade entre CPU e memória principal.

Conceitos essenciais

Problema de latência

A CPU pode executar operações muito mais rapidamente do que dados podem ser obtidos de níveis mais lentos. Cache mantém cópias de dados/instruções provavelmente úteis.

Localidade temporal

Dados usados recentemente tendem a ser reutilizados.

Localidade espacial

Dados próximos ao endereço acessado tendem a ser usados em seguida.

L1/L2/L3

Esses nomes são comuns, mas organização, tamanho, compartilhamento e quantidade de níveis variam por arquitetura.

Modelo mental

CPU ↔ L1 ↔ L2 ↔ L3 ↔ RAM ↔ ARMAZENAMENTO

Exemplo e demonstração

Um cache hit significa que o dado desejado foi encontrado no nível consultado; um miss exige procurar em outro nível, geralmente com maior latência.

Experimento / prática

• Defina hit e miss com suas palavras.
• Explique por que um programa que acessa dados sequencialmente pode aproveitar localidade espacial.

Erros comuns

• Dizer que cache é a mesma coisa que RAM.
• Afirmar que todo processador possui exatamente três níveis.

Resumo

Ao concluir esta aula, revise o modelo mental e tente explicá-lo com suas próprias palavras antes de avançar.