Implementazione fisica:
* sram (memoria statica ad accesso casuale): L2 Cache è quasi sempre implementata usando SRAM. SRAM è più veloce di DRAM (memoria dinamica ad accesso casuale) utilizzato per la memoria principale, ma è anche più costoso e consuma più potenza per bit. Il vantaggio di velocità è cruciale per lo scopo della cache:un rapido accesso ai dati usati di frequente.
* Integrazione on-die: I processori moderni in genere integrano la cache L2 direttamente sulla stessa matrice di silicio dei core del processore. Ciò riduce al minimo la latenza a causa della comunicazione off-chip. Disegni precedenti a volte utilizzavano chip separati per la cache L2, collegati tramite un bus ad alta velocità, con conseguente latenza più elevata.
* Organizzazione: La cache L2 è organizzata come un array di memoria multi-porto, consentendo a più core o unità di esecuzione di accedervi contemporaneamente. L'organizzazione esatta (ad es. Numero di porte, struttura bancaria) è specifica per l'architettura, progettata per ottimizzare il throughput e minimizzare la contesa.
* Interconnect: La cache L2 comunica con i core del processore e altri componenti (ad es. Cache L1, controller di memoria) tramite una rete di interconnessione on-die. Questa rete potrebbe essere un bus semplice o una mesh o un'architettura ad anello più complessa, mirando ad alta larghezza di banda e bassa latenza.
* Controller della cache: Un controller cache dedicato gestisce la cache L2. Gestisce le politiche di sostituzione della linea della cache (ad es. LRU, FIFO), l'allocazione dei dati e la comunicazione con i core del processore e la memoria principale. Il design del controller influisce in modo significativo sulle prestazioni.
Variazioni architettoniche:
* condiviso vs. dedicato L2: Alcune architetture impiegano una cache L2 condivisa accessibile da tutti i core sul processore, mentre altre utilizzano cache L2 dedicate per i singoli nuclei. Un L2 condiviso generalmente semplifica il design ma può introdurre contesa; L2 dedicato migliora le prestazioni per core ma aumenta la complessità.
* Dimensione della cache e associazione: Le dimensioni e la associazione della cache L2 sono parametri critici che influenzano le prestazioni e il costo. Le cache più grandi generalmente migliorano i tassi di successo ma consumano più area e potenza. Associatività superiore riduce le mancate conflitti ma aumenta la complessità.
* Politiche di inclusione/esclusione: Nelle gerarchie di cache a più livelli (L1, L2, L3), la proprietà di inclusione (la cache L1 è un sottoinsieme della cache L2) semplifica i protocolli di coerenza ma riduce la flessibilità. Le politiche di esclusione offrono maggiore flessibilità ma richiedono protocolli di coerenza più complessi.
In breve, la cache L2 è un sofisticato pezzo di hardware integrato in modo complesso nel design del processore. La sua implementazione fisica prevede SRAM ad alta velocità, interconnessione ottimizzata e gestione della cache intelligente. I dettagli specifici dipendono fortemente dagli obiettivi di progettazione del processore (prestazioni, consumo di energia, costo) e dalla microarchitettura sottostante.
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