CPU cache là một bộ nhớ nhỏ, tốc độ cao, nằm gần hoặc ngay trong nhân xử lý (CPU core). Nó lưu trữ tạm thời các dữ liệu hoặc lệnh được truy cập thường xuyên từ RAM, nhằm giúp CPU giảm thời gian chờ khi cần truy xuất dữ liệu.
Dưới đây là vai trò của CPU cache
Tăng tốc độ xử lý
Trong môi trường hệ thống nhúng, CPU thường có xung nhịp thấp để tiết kiệm năng lượng. CPU cache giúp giảm độ trễ truy cập bộ nhớ, từ đó tăng tốc độ thực thi lệnh.
Tiết kiệm điện năng
So với việc truy cập RAM, việc truy xuất dữ liệu từ cache tiêu tốn ít điện hơn. Nhờ vậy, thiết bị sử dụng pin sẽ hoạt động hiệu quả và lâu hơn.
Cải thiện hiệu năng thời gian thực
Các ứng dụng như ECU ô tô hoặc thiết bị y tế đòi hỏi phản hồi nhanh và chính xác theo thời gian. Cache giúp giảm các độ trễ không mong muốn từ RAM, hỗ trợ hệ thống đáp ứng đúng thời gian.
Tối ưu bộ nhớ
Việc sử dụng cache giúp tận dụng hiệu quả bộ nhớ hạn chế, mà vẫn đảm bảo hiệu năng.
Các loại CPU cache phổ biến bao gồm L1 cache, L2 cache và các dạng cache phân tách theo chức năng như instruction cache và data cache.
L1 cache là bộ nhớ đệm nằm gần nhân xử lý nhất, có tốc độ truy cập nhanh nhất nhưng dung lượng thường khá nhỏ, chỉ vào khoảng vài chục kilobytes.
L2 cache có dung lượng lớn hơn L1 và tốc độ chậm hơn đôi chút; nó thường được chia sẻ giữa nhiều lõi CPU hoặc hỗ trợ thêm cho L1 cache.
Ngoài ra, một số vi điều khiển (MCU) còn tách riêng instruction cache (dành cho lệnh) và data cache (dành cho dữ liệu), giúp CPU có thể truy cập đồng thời cả lệnh và dữ liệu, từ đó cải thiện hiệu năng xử lý tổng thể.
