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Le cache L1 se trouve à l’intérieur du processeur pour plus de vitesse. La raison principale est de minimiser le temps nécessaire au processeur pour accéder aux données. Voici une répartition :
* Latence : L'accès aux données depuis la mémoire principale (RAM) est nettement plus lent que l'accès aux données depuis le processeur. La différence est de plusieurs ordres de grandeur. Cette latence constitue un goulot d’étranglement majeur dans les performances de l’ordinateur.
* Proximité : Placer le cache L1 sur la puce du processeur (la plaquette de silicium sur laquelle le processeur est construit) réduit considérablement la distance physique que les données doivent parcourir. Cette distance plus courte se traduit directement par des temps d’accès plus rapides. Les signaux électriques n'ont pas besoin de parcourir de longues traces sur la carte mère ou de traverser plusieurs composants.
* Bande passante : Le déplacement de données entre le CPU et la RAM consomme de la bande passante. En conservant les données fréquemment consultées dans le cache L1, le processeur réduit la demande de bande passante de la mémoire principale, permettant au système de gérer davantage de tâches simultanément et plus efficacement.
Essentiellement, le cache L1 agit comme un bloc-notes extrêmement rapide, petit et facilement disponible pour le processeur. Il contient les données dont le processeur est le plus susceptible d'avoir besoin immédiatement, améliorant ainsi considérablement les performances. Bien que des caches plus grands (L2 et L3) existent en dehors du cœur du processeur mais toujours sur la puce du processeur, la proximité du L1 est primordiale pour maximiser la vitesse du processeur.
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