Penjelasan Lengkap Cache Pada Cpu (Beserta Gambar)

Penjelasan Lengkap Cache Pada CPU

Cache Memory yakni komponen hardware atau software yang dipakai untuk menyimpan data dimana pengambilan data dari komponen tersebut akan jauh lebih cepat. Biasanya data yang tersimpan didalam cache yakni data yang paling sering dipakai atau paling sering dibaca oleh CPU.

Cache Memory merupakan komponen yang sangat penting di dalam sistem operasi lantaran dengan cache ini sistem akan bekerja lebih efisien dan lebih cepat. Contohnya, pada ketika kita membuka game untuk pertama kali, maka kita akan merasa lambat. Namun pada ketika kita membuka game untuk kedua kali dan seterusnya, maka kita akan merasa lebih cepat. Itu semua lantaran adanya cache.

Nah, pada kesempatan kali ini, saya akan membahas cache yang berada di antara RAM dan CPU. Bagi Anda yang benar-benar ingin memahami cache lebih dalam, silahkan baca artikel ini hingga selesai !

1. Mengapa Perlu Cache ?

Kinerja CPU dan Harddisk

Sebelum membahas hal tersebut, saya akan menjelaskan ihwal pengaksesan data pada CPU.  Bisa kita lihat ilustrasi diatas, kita semua tau bahwa kecepatan CPU itu sangat-sangat cepat. Sedangkan kecepatan Harddisk itu sangat-sangat lambat dibandingkan dengan CPU. Nah, masalahnya gimana kalo CPU ingin mengakses data dari harddisk ? Tentu akan sangat lambat ! Karena kecepatan transfer data antara CPU dan harddisk akan mengikuti kecepatan harddisk (mengikuti kecepatan yang paling lambat).

Kinerja CPU, RAM, Harddisk

Dari dilema tersebut, kemudian munculah RAM. RAM berfungsi untuk menjebatani antara CPU dan Harddisk. RAM ini mempunyai kecepatan transfer data lebih cepat dari Harddisk tapi lebih lambat dari CPU. Dengan adanya RAM maka akan memungkinkan untuk mempercepat kecepatan transfer data antara CPU dan Harddisk.

Tapi ada dilema gres yaitu bagaimana kalau processor(CPU yakni penggalan dari processor. Lebih lengkap ihwal Perbedaan Processor, CPU, GPU, Microprocessor, dan Core) mempunyai banyak core. Seperti yang kita ketahui kini processor ada yang dual core, quad core, bahkan octa core. Bagaimana kalau pada ketika bersamaan semua core yang ada meminta data dari RAM ? Maka RAM juga tidak akan dapat menangani semua undangan dari CPU !

Kinerja CPU, RAM, Harddisk, Beserta Cache

Nah itulah mengapa cache diharapkan ! Seperti pada definisi cache diatas, cache berfungsi semoga pengambilan data / transfer data dapat dilakukan lebih cepat lagi bahkan sangat cepat ! Kaprikornus pada ketika CPU ingin mengambil data dari RAM, CPU akan mencarinya terlebih dahulu didalam cache. Cache ini terletak diantara RAM dan CPU. Cache juga sering disebut STATIC RAM. Sedangkan RAM yang kita kenal biasanya sering disebut dengan DYNAMIC RAM. Namun, semoga gampang kita sebut saja cache dan RAM semoga tidak membingungkan.

 Nah untuk lebih terperinci bagaimana cara CPU mencari data di cache, kita harus pahami dulu jenis-jenis cache yang ada di antara CPU dan RAM.

2. Jenis-Jenis Cache

Jenis-jenis cache

Oke, ibarat yang sudah saya katakan, untuk memahami cara kerja cache, kita harus tau apa saja jenis-jenis cache yang ada pada CPU. Jenis-jenis cache ada 4 yaitu :
- Cache level 1
- Cache level 2
- Cache level 3
- Cache level 4
Cache level 1 dan level 2 berada didalam CPU serta mempunyai ukuran yang kecil yaitu hanya beberapa kb saja. Sedangkan Cache level 3 dan 4 berada diluar CPU serta mempunyai ukuran yang agak besar yaitu sekitar beberapa MB. Cache level 1 dan 2 mempunyai kecepatan yang lebih tinggi daripada cache level 3 dan 4.

3. Cara Kerja Cache

Setelah kita memahami jenis-jenis cache, kini saya akan menjelaskan bagaimana cara kerja cache.

Cara Kerja Cache

Anda dapat lihat gambar diatas, pada ketika CPU mencari data maka inilah proses yang terjadi :
1. CPU akan terlebih dahulu mencari data di dalam cache level 1
2. Apabila tidak ditemukan, maka CPU akan mencari data di cache level 2
3. Apabila tidak ditemukan, CPU akan mencari data di cache level 3
4. Apabila tidak ditemukan juga, CPU akan mencari data di cache level 4.
5. Apabila tidak ditemukan di cache level 4, gres CPU akan mengambil data dari RAM.
6. Kalau ternyata data tersebut juga tidak ada di RAM, maka CPU akan mengambil data dari Harddisk.
7. Setelah itu CPU akan memasukan data tersebut kedalam Cache Memory sehingga pada ketika CPU mencari data tersebut, CPU tinggal mengambil dari cache (Ingat, Cache mempunyai kecepatan yang sangat-sangat tinggi).
8. Apabila CPU harus memasukan data kedalam cache namun ternyata cache memory sudah penuh , maka terpaksa harus ada data yang dihapus didalam cache memory. Itulah yang disebut cache replacement yang akan dibahas di penggalan selanjutnya.

Itulah sebabnya mengapa pada ketika kita membuka kegiatan pertama kali, akan terasa lama. Tapi pada ketika kita membuka kegiatan yang sama untuk kedua kali atau ketiga kali atau seterusnya, maka akan terasa sangat cepat. Kaprikornus tak heran kalau cache ini sangat berperan penting dalam meningkatkan performa kecepatan komputer kita.

4. Apa Itu Cache Replacement Policies?

Seperti yang sudah dijelaskan di penggalan sebelumnya. Cache replacement adalah penggantian data pada cache memory yang dilakukan pada ketika cache memory penuh sedangkan CPU harus memasukan data ke cache memory. Penggantian data tersebut dapat dilakukan dengan banyak sekali cara (algoritma). Berikut yakni beberapa cara (algoritma) penggantain data pada cache memory :
1. Bélády's algorithm
2. First in first out (FIFO)
3. Last in first out (LIFO)
4. Least recently used (LRU)
5. Time aware least recently used (TLRU)
6. Most recently used (MRU)
7. Pseudo-LRU (PLRU)
8. Random replacement (RR)
9. Segmented LRU (SLRU)
10. Least-frequently used (LFU)
11. Least frequent recently used (LFRU)
12. LFU with dynamic aging (LFUDA)
13. Low inter-reference recency set (LIRS)
14. Adaptive replacement cache (ARC)
15. Clock with adaptive replacement (CAR)
16. Multi queue (MQ)
17. Pannier: Container-based caching algorithm for compound objects

Untuk lebih terperinci dapat lihat di : https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_replacement_policies

Saya akan membahas salah satu dari algoritma-algoritma diatas yaitu algoritma First in First Out (FIFO). Seperti namanya, yang pertama masuk itulah yang pertama keluar. Pada ketika cache mempunyai data ibarat ini.
Data Cache : 2 4 3 1 6 5 9 2 6 7 3 3
Kita dapat cari data yang pertama kali masuk dulu. Yang pertama kali masuk yakni data 2 (lalu diikuti dengan 4, 3, 1, dst). Kaprikornus pada ketika ada data yang masuk lagi, maka kita harus membuang dahulu data 2. Menjadi ibarat ini :
Data Cache : 4 3 1 6 5 9 2 6 7 3 3
Lalu gres data yang gres dapat masuk (Contoh 8) :
Data Cache : 8 4 3 1 6 5 9 2 6 7 3 3

5. Pentingnya Memperhatikan Cache Saat Membeli Smartphone/Laptop/Komputer

Membeli Komputer Dengan Benar

Setelah kita mempelajari cara kerja cache, tentu kita dapat menyimpulkan bahwa cache yakni salah satu faktor yang sangat mempengaruhi kinerja smartphone/laptop/komputer kita daripada kapasitas RAM maupun banyaknya core pada processor. Kaprikornus dapat dikatakan, kalau kita sedang beli smartphone/laptop/komputer yang mempunyai kapasitas RAM yang besar dan processor yang tinggi namun cache yang kecil, itu sama aja komputer kita tetep lelet. hahaha.

Kaprikornus pada ketika membeli smartphone/laptop/komputer, PERHATIKANLAH cache yang ada pada processor tersebut. Carilah cache yang paling BESAR. Gimana caranya tau ukuran cachenya ? Praktis saja ! Berikut caranya :
1. Tulis di google merek processor yang ingin kalian cek. Berikut misalnya :

Ketik seri processor di google

2. Lalu cek spesifikasinya di website manufakturnya. Contoh saya pake intel, jadi saya cek di websitenya intel.

Buka website resmi manufakturnya

3. Lalu lihat pada penggalan cache.

Lihat dibagian cache

Nah dapat dilihat ukuran cache yang ada pada processor tersebut. Carilah ukuran yang besar !

Tapi, terus terang, saya tidak tahu cache yang dimaksud pada website kepetangan tersebut apakah itu cache level 1, atau 2, atau 3, atau 4. Karena tidak ada keterangan disana. Namun salah satu orang luar negeri menyebutkan bahwa yang tertera pada website tersebut yakni cache level 3.

6. Kesimpulan

Cache yakni salah satu komponen yang mempercepat trasnfer data antara CPU dan harddisk. CPU mempunyai kecepatan yang jauh lebih cepat daripada harddisk sehingga terpaksa CPU menyesuaikan kecepatan harddisk yang sangat lambat. Maka dari itu, munculah RAM yang menjembatani antara CPU dan harddisk. Namun sama saja, walaupun sudah ada RAM, kecepatan transfer data masih saja lambat. Akhirnya munculah cache atau sering disebut static RAM.

Cache ini ada 4 jenis yaitu cache L1, L2, L3, L4. Pada ketika CPU membutuhkan data, maka CPU akan mencari di cache level 1 terlebih dahulu, kemudian level 2, level 3, dan level4. Apabila tidak ditemukan, maka CPU akan mencari di RAM.  Dan apabila masih tidak ditemukan, maka cache akan mencari di harddisk. Setelah ketemu, data tersebut akan dimasukan kedalam cache semoga pada ketika diakses lagi, dapat lebih cepat.



sumber :
https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_(computing)
https://www.quora.com/What-are-level-1-2-and-3-cache-memories
https://www.youtube.com/watch?v=Zr8WKIOIKsk
http://www.sysprobs.com/how-to-check-processor-cpu-cache-memory-in-windows-10-8
https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_replacement_policies
Sumber http://komputer67.blogspot.com

Share this post