【科普】什么是CPU緩存？

小雨 · 發(fā)表于 2013-8-27 14:58

科普
CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫(xiě)速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫(xiě)速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來(lái)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪(fǎng)問(wèn)的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開(kāi)內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。

L1 Cache（一級(jí)緩存）
一級(jí)緩存（Level 1 Cache）簡(jiǎn)稱(chēng)L1 Cache，位于CPU內(nèi)核的旁邊，是與CPU結(jié)合最為緊密的CPU緩存，也是歷史上最早出現(xiàn)的CPU緩存。由于一級(jí)緩存的技術(shù)難度和制造成本最高，提高容量所帶來(lái)的技術(shù)難度增加和成本增加非常大，所帶來(lái)的性能提升卻不明顯，性?xún)r(jià)比很低，而且現(xiàn)有的一級(jí)緩存的命中率已經(jīng)很高，所以一級(jí)緩存是所有緩存中容量最小的，比二級(jí)緩存要小得多。

L2 Cache（二級(jí)緩存）
L2 Cache（二級(jí)緩存）是CPU的第二層高速緩存，分內(nèi)部和外部?jī)煞N芯片。內(nèi)部的芯片二級(jí)緩存運(yùn)行速度與主頻相同，而外部的二級(jí)緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會(huì)影響CPU的性能，原則是越大越好，現(xiàn)在家庭用CPU容量最大的是4MB，而服務(wù)器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達(dá)2MB—4MB，有的高達(dá)8MB或者19MB。

L2 Cache（二級(jí)緩存）
三級(jí)緩存是為讀取二級(jí)緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種緩存，在擁有三級(jí)緩存的CPU中，只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用，這進(jìn)一步提高了CPU的效率。 w

緩存作用
高速緩沖存儲(chǔ)器Cache是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。
在Cache中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪(fǎng)問(wèn)的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開(kāi)內(nèi)存直接從Cache中調(diào)用，從而加快讀取速度。由此可見(jiàn)，在CPU中加入Cache是一種高效的解決方案，這樣整個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)器（Cache+內(nèi)存）就變成了既有Cache的高速度，又有內(nèi)存的大容量的存儲(chǔ)系統(tǒng)了。
Cache對(duì)CPU的性能影響很大，主要是因?yàn)镃PU的數(shù)據(jù)交換順序和CPU與Cache間的帶寬引起的。

culture · 發(fā)表于 2014-12-8 12:05