L1ohjevälimuisteja

L1ohjevälimuisteja, eli L1-tason ohjevälimuisti, ovat prosessorin pienimpiä ja nopeimpia välimuisteja, jotka tallentavat äskettäin ladattuja käskyjä. Niiden tehtävänä on vähentää ohjeiden hakuaikaa ja parantaa käskyjen käsittelyn kokonaisnopeutta.

Usein L1ohjevälimuisti on erillinen L1-datavälimuistin kanssa (L1i ja L1d), mutta joissain arkkitehtuureissa ohjeet ja dataa voivat olla osa yhteistä, mutta nopeasti erotettavissa olevaa L1-välimuistia. Välimuistin koolla ja rakenteella on suuri vaikutus suorituskykyyn: L1ohjevälimuistin koko on tyypillisesti pienempi kuin L2, ja siihen kiinnitetään erityistä huomiota hakuaikaan sekä läpivienti‑kapasiteettiin. Linean koko (cache line) on tyypillisesti 32–64 tavua, ja associativity voi olla 2- tai 4-suuntaisesti järjestetty.

Toiminta perustuu ohjeiden hakupolkuun. Kun suoritettava ydin tarvitsee käskyn, ohjevälimuisti tarkistaa, onko kyseinen käsky siellä. Käsky on hitsattu, jolloin se on nopeasti saatavilla ja suoritus voidaan jatkaa. Kaarin tapauksissa, joissa käsky ei ole välimuistissa (miss), haku etenee L2- tai pidemmän rakenteen välimuistiin tai muistista, mikä aiheuttaa viivettä. Esihaun (prefetching) ja haun aikainen ennustaminen voivat parantaa vasteaikaa.

Pirkkisuhteet ja optimointi: L1ohjevälimuisteilla on tärkeä rooli ohjauksessa ja kuvanvaihdossa sekä yhdessä haun ja haarautumisen ennustuksen kanssa. Luku- ja kirjoitusoperaatioiden koordinaatio sekä mahdollinen koodin itsemodifointi voivat aiheuttaa välimuistin mitätöintiä tai epävirtausta.

Yhteenveto: L1ohjevälimuisteja ovat keskeinen osa prosessorin nopeaa käskyjen hakua ja ne vaikuttavat merkittävästi IPC‑arvoihin ja suorituskykyyn. Niiden ominaisuudet vaihtelevat arkkitehtuurin mukaan, mutta niiden tehtävä on aina tarjota nopeasti saatavilla olevia käskyjä pienestä, lähellä ydintä sijaitsevasta välimuistista.