Qu’est-ce que le cache du processeur, et pourquoi est-ce important ?

By Corentin BURTIN

La quantité de mémoire cache dont dispose un processeur est un chiffre souvent négligé sur la feuille de spécifications, mais le cache du processeur est incroyablement important pour les performances globales du processeur. Si vous n’avez jamais prêté attention au cache du CPU, lisez ceci avant d’en acheter un autre.

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Qu’est-ce qu’un cache de processeur ?

Le cache du processeur est une petite zone de mémoire rapide intégrée au processeur (unité centrale de traitement) ou située sur la puce du processeur. Le cache du CPU stocke les données et les instructions fréquemment utilisées de la mémoire principale afin de réduire le nombre de fois où le CPU doit accéder à la mémoire principale pour obtenir ces informations. Cela peut améliorer considérablement les performances du système, car l’accès aux données du cache du CPU est beaucoup plus rapide que l’accès aux données de la mémoire principale.

Que signifient les niveaux de cache du processeur (L1, L2, L3) ?

Les « niveaux » du cache du processeur font référence à la hiérarchie de la mémoire cache intégrée dans un processeur. La plupart des processeurs modernes ont plusieurs niveaux de cache, chaque niveau ayant une plus grande capacité et un temps d’accès plus lent que le niveau inférieur. Les niveaux sont généralement numérotés, le niveau 1 (L1) étant le niveau de cache le plus petit et le plus rapide et le niveau 3 (L3) étant le niveau de cache le plus grand et le plus lent.

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Cette hiérarchie existe pour assurer un équilibre entre la vitesse et la capacité. Le cache L1 est le plus rapide et sert à stocker les données et les instructions les plus fréquemment utilisées, tandis que le cache L3 est le plus grand et contient des données et des instructions moins fréquemment utilisées.

Quel logiciel bénéficie le plus d’un cache de grande taille ?

Les logiciels qui effectuent de nombreuses tâches répétitives ou qui nécessitent un accès rapide à de grandes quantités de données peuvent bénéficier d’un cache plus grand. Cela peut améliorer les performances du logiciel et réduire le temps nécessaire à l’exécution de ces tâches.

Comment connaître le nombre de cœurs de votre processeur ?

Voici quelques exemples de logiciels qui bénéficient d’un cache de plus grande taille :

  • Les systèmes de gestion de bases de données, qui effectuent souvent de nombreuses requêtes répétitives et nécessitent un accès rapide à de grandes quantités de données stockées dans des bases de données.
  • Les logiciels de montage vidéo, qui peuvent avoir besoin d’accéder rapidement à de grandes quantités de données vidéo et audio pour effectuer un montage et une lecture en temps réel.
  • Les logiciels de traitement d’images et de vidéos peuvent effectuer de nombreuses opérations mathématiques sur de grands ensembles de données pour traiter et manipuler des images et des vidéos.
  • Les logiciels d’analyse financière, qui peuvent avoir besoin d’accéder rapidement à de grandes quantités de données financières et de les analyser pour effectuer des calculs complexes et générer des rapports.

Ce ne sont là que quelques exemples de logiciels qui peuvent bénéficier d’une mémoire cache plus importante, mais de nombreux autres types de logiciels peuvent également s’appliquer.

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Les jeux vidéo peuvent également bénéficier d’un cache de grande taille. C’est ce que démontrent les performances de jeu de l’AMD 5800X3D, qui donne un sérieux coup de pouce aux jeux à forte charge CPU.

Comment fonctionne le cache dans un processeur multi-cœur ?

Dans un processeur multicœur, chaque cœur dispose de sa propre mémoire cache. Cela permet à chaque cœur de stocker et d’accéder indépendamment aux données et instructions fréquemment utilisées, sans accéder à la mémoire principale ou au cache d’un autre cœur. Cela peut améliorer les performances du processeur en réduisant le temps que chaque cœur passe à attendre des données et des instructions de la mémoire principale ou d’autres cœurs, ce qui permet au processeur d’effectuer plus de tâches simultanément et d’améliorer sa vitesse et sa réactivité globales.

Toutefois, il est important de noter que la mémoire cache d’un processeur multicœur n’est généralement pas partagée entre les cœurs. Cela signifie que chaque cœur n’a accès qu’à son propre cache, et non au cache des autres cœurs. Cette limitation peut affecter les performances de l’unité centrale si un ou plusieurs cœurs dépendent fortement de données et d’instructions qui ne sont disponibles que dans le cache d’un autre cœur. Dans ce cas, les performances de l’unité centrale de traitement peuvent être limitées par la taille du cache des différents cœurs plutôt que par la taille totale du cache de tous les cœurs.

Certains processeurs multicœurs disposent d’un cache partagé, qui est une zone de mémoire cache accessible à tous les cœurs du processeur. Cependant, ce cache est généralement beaucoup plus lent que le cache L1 à l’intérieur d’un cœur spécifique. L’utilisation d’un cache partagé peut également introduire une complexité et une surcharge supplémentaires dans la conception du processeur.

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Un cache supplémentaire en vaut-il la peine ?

Lorsque vous achetez un nouveau processeur en ce moment, la différence de prix entre deux puces similaires dont l’une possède plus de cache peut être surprenante. La quantité de mémoire semble minuscule, mais elle est chère ! Le coût provient de l’intégration d’une zone de mémoire aussi petite et rapide dans la puce du processeur. Cela vaut-il donc la peine d’acheter plus de mémoire cache comme argument de vente pour votre prochain processeur ?

Comme toujours, ce qui compte vraiment, ce sont les performances d’un processeur donné dans les applications ou les jeux que vous souhaitez utiliser. Si vos logiciels ou jeux préférés bénéficient d’une augmentation significative des allocations de cache, il est logique de dépenser de l’argent pour des processeurs avec plus de cache. En d’autres termes, ne vous souciez pas des spécifications sur papier. Cherchez plutôt des benchmarks pour le logiciel que vous souhaitez utiliser et voyez si un processeur avec plus de cache (toutes choses égales par ailleurs) fait une réelle différence.

Les concepteurs de processeurs sont généralement assez doués pour donner à un processeur la bonne quantité de cache pour l’usage auquel il est destiné. Ainsi, si un processeur est commercialisé pour les jeux ou l’édition vidéo, ou pour être utilisé dans des serveurs, il aura généralement une configuration de cache qui fonctionnera bien pour ces tâches.

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