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用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?

重庆众容达科技 2018-06-30

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用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?


决定一款电脑CPU的性能,主要由主频、核心、线程、缓存、架构等参数决定。其中,主频、核心线程、架构作为核心参数,我们一般都比较关注。而CPU缓存相对来说,比较容易被大家忽视,你知道CPU缓存有什么用吗?

用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?


用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?

CPU缓存,英文叫Cache Memory,它是位于CPU和内存之间的临时存储器。CPU缓存的作用主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,而缓存的容量要比内存要小的太多,但是其速度要比内存快的多,因此这样会让CPU使用很长的时间等待数据到来或把数据写入内存中。搜索在缓存中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短时间内CPU即将访问的,当CPU调用大量数据时,就能够避开内存直接从缓存中调用,从而加快读取速度。

用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?

缓存也是CPU里一项很重要的参数,不容忽视。

由于CPU的运算速度特别快,在内存条的读写忙不过来的时候,CPU就可以把这部分数据存入缓存中,以此来缓解CPU的运算速度与内存条读写速度不匹配的矛盾,所以缓存是越大越好。

缓存大小是CPU的重要指标之一,而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大,CPU内缓存的运行频率极高,一般是和处理器同频运作,工作效率远远大于系统内存和硬盘。

用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?

按照数据读取顺序和与CPU结合的紧密程度,CPU缓存可以分为一级缓存二级缓存,如今主流CPU还有三级缓存,甚至有些CPU还有四级缓存。每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一部分,这三种缓存的技术难度和制造成本是相对递减的,所以其容量也是相对递增的。

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那CPU一级缓存、二级缓存、三级缓存是什么意思?

一级缓存(L1 Cache):CPU一级缓存,就是指CPU的第一层级的高速缓存,主要当担的工作是缓存指令和缓存数据。一级缓存的容量与结构对CPU性能影响十分大,但是由于它的结构比较复杂,又考虑到成本等因素,一般来说,CPU的一级缓存较小,通常CPU的一级缓存也就能做到256KB左右的水平。

二级缓存(L2 Cache66):CPU二级缓存,就是指CPU的第二层级的高速缓存,而二级缓存的容量会直接影响到CPU的性能,二级缓存的容量越大越好。例如intel的第八代i7-8700处理器,共有六个核心数量,而每个核心都拥有256KB的二级缓存,属于各核心独享,这样二级缓存总数就达到了1.5MB。

三级缓存(L3 Cache):CPU三级缓存,就是指CPU的第三层级的高速缓存,其作用是进一步降低内存的延迟,同时提升海量数据量计算时的性能。和一级缓存、二级缓存不同的是,三级缓存是核心共享的,能够将容量做的很大。

那CPU缓存的有作用呢?

1、缩短延迟

访问缓存的时间应该尽可能缩短,可以通过多种的方式缩短这个时间,比如能够通过减小缓存的大小或关联性来降低缓存的延迟,还有方式预测、增加带宽等方法。

用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?


2、提升命中率

所谓的命中率是在高速缓存中找到内存引用的速率,我们希望能够首先通过缓存中获得信息,以得到速度优势,所以缓存需要最大限度地实现这一目标。对于单个高速缓存,大小、关联性和块大小决定命中率。

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3、降低更低级别内存下的开销

高速缓存是内存层次结构的一部分,其性能会影响其它性能,处理其它内存花费的时间越长,意味着系统性能越低,也就是说尽可能让处理在缓存中完成。

4、减少错失惩罚

缓存中不能命中是无法避免的事情,但是我们可以减少处理未命中所需的时间以获得更好的处理器性能,通过提升命中率并通过应用不同的优化,能够降低错失惩罚。

高速缓存是CPU中十分重要的部分,占据了大量的资源开销和成本,如果您看过CPU架构图的话,您就会发现缓存占据了至少50%的面积,绝对至关重要。

用电脑这么久了,你知道CPU的缓存吗?

CPU的核心数量

高频高低都会影响性能

但如果让CPU更聪明

更有效率的执行计算任务

那么缓存的作用就至关重要了


以上就是小编分享的CPU缓存知识

包括一二三级缓存的知识以及作用

让大家更好的了解CPU

希望能够帮助到大家

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