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CPU 的各级缓存分别实现什么样的功能?

服务器经销 2018-10-29

缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从缓存中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到,就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入缓存中,可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行,不必再调用内存。

正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右),也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中,只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说,CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。

一级最重要,但是现在CPU的一级缓存几乎都一样,所以忽略。

二级缓存 纵观英特尔处理器的发展,且不论核心架构如何改变,以级数增长的二级缓存是最直观的。奔腾4时代0.18微米工艺的Willamette拥有256K二级缓存,0.13微米的Northwood核心拥有512K,后期0.09微米的Prescott一度增大到1M。到了酷睿时代,在架构发生了翻天覆地的变化的同时,65纳米工艺让二级缓存再次翻倍,即便是刚推出时低端酷睿的代表Allendale核心,二级缓存也达到了2M,高端酷睿更是拥有4M的二级缓存。进入45nm工艺后,二级缓存的容量进一步加大,高端E8X00系列二级缓存达到了惊人的6M,低端E7X00也达到了3M之多,至此Intel从512K到6M甚至12M实现了二级缓存的“无缝衔接”。[

三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,在拥有三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了CPU的效率。


CPU的二级缓存和三级缓存的大小,并不是衡量cpu的性能的唯一标准,还得看cpu的主频,制程,比如说45纳米的就比65纳米的好,还要稍微注意一下它支持的指令集,还得看是谁的产品,二级缓存对于intel的产品来说很重要但二级缓存对于AMD来说就不像intel那么重要,因为AMD除了有二级缓存之外还有三级缓存。 要说主频、二级缓存和三级缓存哪个更重要,这个问题完全还要看使用电脑追求什么了,主要执行什么任务。主频高运算速度快,二级缓存(L2)和三级缓存(L3)起到内存和CPU之间的缓冲作用,缓解内存和CPU速度不匹配问题起到提高CPU执行效率。所以大L2、L3在CPU长时间大量数据处理的时候效率会比较高。高主频在短时间内少量数据的处理上会比较快,其实3项这都很重要 ,哪一项达不到一定标准都会出现瓶颈效应。

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