* Costo: La memoria più veloce è significativamente più costosa per bit che una memoria più lenta. Costruire una grande cache ad alta velocità sarebbe proibitivamente costoso. Il rapporto costi-benefici diminuisce bruscamente all'aumentare della dimensione della cache.
* Velocità: I tempi di accesso alla cache devono essere estremamente veloci per essere efficaci. Le cache più piccole consentono design più semplici e più veloci. Le cache più grandi introducono circuiti più complessi e tempi di accesso più lunghi, annullando i benefici di una capacità maggiore. Il vantaggio di velocità è strettamente accoppiato con le dimensioni.
* Consumo energetico: La memoria ad alta velocità consuma più potenza. Una cache più ampia e più veloce consumerebbe una potenza significativamente maggiore, portando ad un aumento della generazione di calore e alla riduzione della durata della batteria (particolarmente cruciale per i dispositivi mobili).
* Limitazioni tecnologiche: La produzione di cache estremamente grandi ad alta velocità è tecnologicamente impegnativa e costosa. Mentre la tecnologia continua a migliorare, ci sono limiti pratici su quanto densamente e rapidamente possiamo imballare i transistor per le celle di memoria.
* Principio della località: Le cache si basano sul principio della località:l'idea a cui si accede recentemente ai dati e alle istruzioni recentemente si accede presto. Una cache relativamente piccola può sfruttare efficacemente questo principio per una grande percentuale di accessi alla memoria. L'aumento della dimensione della cache oltre un certo punto produce rendimenti diminuendo in termini di prestazioni migliorate, poiché la probabilità di trovare i dati necessari nella cache più grande non aumenta proporzionalmente.
In sostanza, la dimensione ottimale della cache è un compromesso tra costo, velocità, consumo di energia ed efficacia. Una piccola cache veloce offre un aumento significativo delle prestazioni a un costo ragionevole, mentre una cache più grande offrirebbe solo guadagni marginali per le prestazioni aumentando significativamente i suoi costi e il consumo di energia. Questo è il motivo per cui vengono utilizzati più livelli di cache (L1, L2, L3); Ogni livello fornisce un compromesso di velocità/dimensione diverso.
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