『壹』 CPU的一些參數(如一級緩存、二級緩存)有何作用
分類: 無分類
解析:
一級緩存:
高速緩存分為一級緩存(即L1 Cache)和二級緩存(即L2Cache)。CPU在運行時首先從一級緩存讀取數據,然後從二級緩存讀取數據,然後從內存和虛擬內存讀取數據,因此高速緩存的容量和速度直接影響到CPU的工作性能。 一級緩存都內置在CPU內部並與CPU同速運行,可以有效的提高CPU的運行效率。一級緩存越大,CPU的運行效率越高,但受到CPU內部結構的限制,一級緩存的容量都很小。 二級緩存對CPU運行效率的影響也很大,現在的二級緩存一般都集成在中,但有分為晶元內部和外部兩種,集成在晶元內部的二級緩存與CPU同頻率二級緩存(即全速二級緩存),而集成在晶元外部的二級緩存的運行頻率 是CPU的運行頻率的一半(即半速二級緩存),因此運行效率較低。 但是一級緩存和二級緩存的大,它究竟有多少好處呢?你得告訴我們經銷商,實際上你得用最普通的話跟他講。所以我們給他們打個比方,說這個就好比你開汽車的時候,後備箱是整個的一級緩存,假如說扶手裡面有一個小箱子,那是你的二級緩存。二級緩存大好在哪裡呢?就是你隨時開車的時候,隨時在裡面都可以取東西了。假如你二級緩存小的話,你還得把車停下來,到後備箱里取東西。
首先我們來簡單了解一下一級緩存。目前所有主流處理器大都具有一級緩存和二級緩存,少數高端處理器還集成了三級緩存。其中,一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令;一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據,這就是一級緩存的作用(如果大家對上述文字理解困難的話,可參照下圖所示)。
那麼,二級緩存的作用又是什麼呢?簡單地說,二級緩存就是一級緩存的緩沖器:一級緩存製造成本很高因此它的容量有限,二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。同樣道理,三級緩存和內存可以看作是二級緩存的緩沖器,它們的容量遞增,但單位製造成本卻遞減。需要注意的是,無論是二級緩存、三級緩存還是內存都不能存儲處理器操作的原始指令,這些指令只能存儲在CPU的一級指令緩存中,而餘下的二級緩存、三級緩存和內存僅用於存儲CPU所需數據。
根據工作原理的不同,目前主流處理器所採用的一級數據緩存又可以分為實數據讀寫緩存和數據代碼指令追蹤緩存2種,它們分別被AMD和Intel所採用。不同的一級數據緩存設計對於二級緩存容量的需求也各不相同,下面讓我們簡單了解一下這兩種一級數據緩存設計的不同之處。
一、AMD一級數據緩存設計
AMD採用的一級緩存設計屬於傳統的「實數據讀寫緩存」設計。基於該架構的一級數據緩存主要用於存儲CPU最先讀取的數據;而更多的讀取數據則分別存儲在二級緩存和系統內存當中。做個簡單的假設,假如處理器需要讀取「AMD ATHLON 64 3000+ IS GOOD」這一串數據(不記空格),那麼首先要被讀取的「AMDATHL」將被存儲在一級數據緩存中,而餘下的「ON643000+ISGOOD」則被分別存儲在二級緩存和系統內存當中(如下圖所示)。
需要注意的是,以上假設只是對AMD處理器一級數據緩存的一個抽象描述,一級數據緩存和二級緩存所能存儲的數據長度完全由緩存容量的大小決定,而絕非以上假設中的幾個位元組。「實數據讀寫緩存」的優點是數據讀取直接快速,但這也需要一級數據緩存具有一定的容量,增加了處理器的製造難度(一級數據緩存的單位製造成本較二級緩存高)。
二、Intel一級數據緩存設計
自P4時代開始,Intel開始採用全新的「數據代碼指令追蹤緩存」設計。基於這種架構的一級數據緩存不再存儲實際的數據,而是存儲這些數據在二級緩存中的指令代碼(即數據在二級緩存中存儲的起始地址)。假設處理器需要讀取「INTEL P4 IS GOOD」這一串數據(不記空格),那麼所有數據將被存儲在二級緩存中,而一級數據代碼指令追蹤緩存需要存儲的僅僅是上述數據的起始地址(如下圖所示)。
由於一級數據緩存不再存儲實際數據,因此「數據代碼指令追蹤緩存」設計能夠極大地降CPU對一級數據緩存容量的要求,降低處理器的生產難度。但這種設計的弊端在於數據讀取效率較「實數據讀寫緩存設計」低,而且對二級緩存容量的依賴性非常大。
在了解了一級緩存、二級緩存的大致作用及其分類以後,下面我們來回答以下硬體一菜鳥網友提出的問題。
從理論上講,二級緩存越大處理器的性能越好,但這並不是說二級緩存容量加倍就能夠處理器帶來成倍的性能增長。目前CPU處理的絕大部分數據的大小都在0-256KB之間,小部分數據的大小在256KB-512KB之間,只有極少數數據的大小超過512KB。所以只要處理器可用的一級、二級緩存容量達到256KB以上,那就能夠應付正常的應用;512KB容量的二級緩存已經足夠滿足絕大多數應用的需求。
這其中,對於採用「實數據讀寫緩存」設計的AMD Athlon 64、Sempron處理器而言,由於它們已經具備了64KB一級指令緩存和64KB一級數據緩存,只要處理器的二級緩存容量大於等於128KB就能夠存儲足夠的數據和指令,因此它們對二級緩存的依賴性並不大。這就是為什麼主頻同為1.8GHz的Socket 754 Sempron 3000+(128KB二級緩存)、Sempron 3100+(256KB二級緩存)以及Athlon 64 2800+(512KB二級緩存)在大多數評測中性能非常接近的主要原因。所以對於普通用戶而言754 Sempron 2600+是值得考慮的。
反觀Intel目前主推的P4、賽揚系列處理器,它們都採用了「數據代碼指令追蹤緩存」架構,其中Prescott內核的一級緩存中只包含了12KB一級指令緩存和16KB一級數據緩存,而Northwood內核更是只有12KB一級指令緩存和8KB一級數據緩存。所以P4、賽揚系列處理器對二級緩存的依賴性是非常大的,賽揚D 320(256KB二級緩存)與賽揚 2.4GHz(128KB二級緩存)性能上的巨大差距就很好地證明了這一點;而賽揚D和P4 E處理器之間的性能差距同樣十分明顯。
最後,如果您是狂熱的游戲發燒友或者從事多媒體製作的專業用戶,那麼具有1MB二級緩存的P4處理器和具有512KB/1MB二級緩存的Athlon 64處理器才是您理想的選擇。因為在高負荷的運算下,CPU的一級緩存和二級緩存近乎「爆滿」,在這個時候大容量的二級緩存能夠為處理器帶來5%-10%左右的性能提升,這對於那些要求苛刻的用戶來說是完全有必要的。
二級緩存:
二級緩存又叫L2 CACHE,它是處理器內部的一些緩沖存儲器,其作用跟內存一樣。 它是怎麼出現的呢? 要上溯到上個世紀80年代,由於處理器的運行速度越來越快,慢慢地,處理器需要從內存中讀取數據的速度需求就越來越高了。然而內存的速度提升速度卻很緩慢,而能高速讀寫數據的內存價格又非常高昂,不能大量採用。從性能價格比的角度出發,英特爾等處理器設計生產公司想到一個辦法,就是用少量的高速內存和大量的低速內存結合使用,共同為處理器提供數據。這樣就兼顧了性能和使用成本的最優。而那些高速的內存因為是處於CPU和內存之間的位置,又是臨時存放數據的地方,所以就叫做緩沖存儲器了,簡稱「緩存」。它的作用就像倉庫中臨時堆放貨物的地方一樣,貨物從運輸車輛上放下時臨時堆放在緩存區中,然後再搬到內部存儲區中長時間存放。貨物在這段區域中存放的時間很短,就是一個臨時貨場。最初緩存只有一級,後來處理器速度又提升了,一級緩存不夠用了,於是就添加了二級緩存。二級緩存是比一級緩存速度更慢,容量更大的內存,主要就是做一級緩存和內存之間數據臨時交換的地方用。現在,為了適應速度更快的處理器P4EE,已經出現了三級緩存了,它的容量更大,速度相對二級緩存也要慢一些,但是比內存可快多了。緩存的出現使得CPU處理器的運行效率得到了大幅度的提升,這個區域中存放的都是CPU頻繁要使用的數據,所以緩存越大處理器效率就越高,同時由於緩存的物理結構比內存復雜很多,所以其成本也很高。
大量使用二級緩存帶來的結果是處理器運行效率的提升和成本價格的大幅度不等比提升。舉個例子,伺服器上用的至強處理器和普通的P4處理器其內核基本上是一樣的,就是二級緩存不同。至強的二級緩存是2MB~16MB,P4的二級緩存是512KB,於是最便宜的至強也比最貴的P4貴,原因就在二級緩存不同。
二級緩存又叫L2 CACHE,它是處理器內部的一些緩沖存儲器,其作用跟內存一樣。 它是怎麼出現的呢? 要上溯到上個世紀80年代,由於處理器的運行速度越來越快,慢慢地,處理器需要從內存中讀取數據的速度需求就越來越高了。然而內存的速度提升速度卻很緩慢,而能高速讀寫數據的內存價格又非常高昂,不能大量採用。從性能價格比的角度出發,英特爾等處理器設計生產公司想到一個辦法,就是用少量的高速內存和大量的低速內存結合使用,共同為處理器提供數據。這樣就兼顧了性能和使用成本的最優。而那些高速的內存因為是處於CPU和內存之間的位置,又是臨時存放數據的地方,所以就叫做緩沖存儲器了,簡稱「緩存」。它的作用就像倉庫中臨時堆放貨物的地方一樣,貨物從運輸車輛上放下時臨時堆放在緩存區中,然後再搬到內部存儲區中長時間存放。貨物在這段區域中存放的時間很短,就是一個臨時貨場。最初緩存只有一級,後來處理器速度又提升了,一級緩存不夠用了,於是就添加了二級緩存。二級緩存是比一級緩存速度更慢,容量更大的內存,主要就是做一級緩存和內存之間數據臨時交換的地方用。現在,為了適應速度更快的處理器P4EE,已經出現了三級緩存了,它的容量更大,速度相對二級緩存也要慢一些,但是比內存可快多了。緩存的出現使得CPU處理器的運行效率得到了大幅度的提升,這個區域中存放的都是CPU頻繁要使用的數據,所以緩存越大處理器效率就越高,同時由於緩存的物理結構比內存復雜很多,所以其成本也很高。
大量使用二級緩存帶來的結果是處理器運行效率的提升和成本價格的大幅度不等比提升。舉個例子,伺服器上用的至強處理器和普通的P4處理器其內核基本上是一樣的,就是二級緩存不同。至強的二級緩存是2MB~16MB,P4的二級緩存是512KB,於是最便宜的至強也比最貴的P4貴,原因就在二級緩存不同。
『貳』 CPU的緩存有什麼作用
緩存是為了解決CPU速度和內存速度的速度差異問題
內存中被CPU訪問最頻繁的數據和指令被復制入CPU中的緩存,這樣CPU就可以不經常到象「蝸牛」一樣慢的內存中去取數據了,CPU只要到緩存中去取就行了,而緩存的速度要比內存快很多
這里要特別指出的是:
1.因為緩存只是內存中少部分數據的復製品,所以CPU到緩存中尋找數據時,也會出現找不到的情況(因為這些數據沒有從內存復制到緩存中去),這時CPU還是會到內存中去找數據,這樣系統的速度就慢下來了,不過CPU會把這些數據復制到緩存中去,以便下一次不要再到內存中去取。
2.因為隨著時間的變化,被訪問得最頻繁的數據不是一成不變的,也就是說,剛才還不頻繁的數據,此時已經需要被頻繁的訪問,剛才還是最頻繁的數據,現在又不頻繁了,所以說緩存中的數據要經常按照一定的演算法來更換,這樣才能保證緩存中的數據是被訪問最頻繁的
3.關於一級緩存和二級緩存
為了分清這兩個概念,我們先了解一下RAM
ram和ROM相對的,RAM是掉電以後,其中才信息就消失那一種,ROM在掉電以後信息也不會消失那一種
RAM又分兩種,
一種是靜態RAM,SRAM;一種是動態RAM,DRAM。前者的存儲速度要比後者快得多,我們現在使用的內存一般都是動態RAM。
有的菜鳥就說了,為了增加系統的速度,把緩存擴大不就行了嗎,擴大的越大,緩存的數據越多,系統不就越快了嗎
緩存通常都是靜態RAM,速度是非常的快,
但是靜態RAM集成度低(存儲相同的數據,靜態RAM的體積是動態RAM的6倍),
價格高(同容量的靜態RAM是動態RAM的四倍),
由此可見,擴大靜態RAM作為緩存是一個非常愚蠢的行為,
但是為了提高系統的性能和速度,我們必須要擴大緩存,
這樣就有了一個折中的方法,不擴大原來的靜態RAM緩存,而是增加一些高速動態RAM做為緩存,
這些高速動態RAM速度要比常規動態RAM快,但比原來的靜態RAM緩存慢,
我們把原來的靜態ram緩存叫一級緩存,而把後來增加的動態RAM叫二級緩存。
一級緩存和二級緩存中的內容都是內存中訪問頻率高的數據的復製品(映射),它們的存在都是為了減少高速CPU對慢速內存的訪問。
通常CPU找數據或指令的順序是:先到一級緩存中找,找不到再到二級緩存中找,如果還找不到就只有到內存中找了
『叄』 CPU的緩存是干什麼用的
CPU緩存是改善CPU運行速度的,理論上緩存越大性能越好,但是核心沒有那麼高的話,即使大緩存,也不見得處理器的性能會很高
第一個問題,你開QQ、MSN、旺旺用的都是內存,和CPU緩存沒有關系,CPU緩存是在處理數據的時候才會被應用,一半這類IM軟體的時候,CPU幾乎是不怎麼工作的,緩存多大也沒多大的用
第二個問題,瀏覽網站,和CPU有關系嘛?
同樣用的還是瀏覽器,除非你的網頁上有大量的圖片和視頻文件,這個時候CPU才會介入,CPU要解碼的自然會浪費CPU資源的
第三個問題,對CPU緩存要求大小,我覺得還是處理數據的時候,文件轉碼、解壓縮文件、做渲染的時候才會浪費的,但是前面也提到了,緩存只是CPU的一個參數而已,就像AMD和INTEL兩家的處理器一樣的原理,AMD的緩存都是很低的,相反INTEL越是強大的處理器緩存就越大,不同架構不同核心處理器的緩存不同。CPU緩存一般1M夠多了
『肆』 cpu緩存的介紹
問:最近經常有朋友問cpu緩存是什麼?CPU緩存有哪些類型?電腦知識網推薦文章
答:CPU緩存可以大幅度提升CPU內部數據讀取效率,因此是衡量CPU性能的一個重要指標,包括L1 Cache(一級緩存)、L2 Cache(二級緩存)和L3 Cache(三級緩存)三種,其中L1 Cache是CPU第一層高速緩存,由於CPU製造工藝等方面的因素,L1緩存的容量一般都比較小。一般CPU的L1緩存容量通常在32KB~256KB左右。L2 Cache是CPU的第二層高速緩存,L2高速緩存容量對CPU的性能有很大的影響,一般來說是越大越好,現在使用的.CPU的L2 Cache容量一般在256KB~2MB。L3 Cache(三級緩存)能進一步降低內存延遲,也能增強CPU處理大數據量的能力。隨著64位處理器的全面普及,出於進一步提升CPU性能的考慮,Intel已經把高速的L3 加入到Itanium 2(安騰2)和P4EE中。
『伍』 CPU的緩存有什麼作用和用途
CPU緩存(Cachenbsp;Memory)位於CPU與內存之間的臨時存儲器,它的容量比內存小但交換速度快。在緩存中的數據是內存中的一小部分,但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的,當CPU調用大量數據時,就可避開內存直接從緩存中調用,從而加快讀取速度。由此可見,在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案,這樣整個內存儲器(緩存+內存)就變成了既有緩存的高速度,又有內存的大容量的存儲系統了。緩存對CPU的性能影響很大,主要是因為CPU的數據交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。
『陸』 cpu中的四級緩存有什麼作用呢
Cpu緩存的主要功能是快取,CPU的緩存的工作原理是為更快的交換數據,把經常用數據從內存取到Cpu緩存,但緩存和Cpu直接交換數據,執行起來更快,效率更高,速度更快,這就緩存的作用。一級緩存比二級緩存快數字越大速度越慢,反之容量越大。
『柒』 CPU的一、二、三級緩存分別有什麼用
緩存大小也是CPU的重要指標之一,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬碟。實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬碟上尋找,以此提高系統性能。但是從CPU晶元面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。x0dx0ax0dx0aL1 Cache(一級緩存)x0dx0a L1 CPU緩存x0dx0aCache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成,結構較復雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級高速緩存的容量不可能做得太大。一般伺服器CPU的L1緩存的容量通常在32—256KB。x0dx0ax0dx0aL2 Cache(二級緩存)x0dx0a L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種晶元。內部的晶元二級緩存運行速度與主頻相同,而外部的二級緩存則只有主頻的一半。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家庭用CPU容量最大的是4MB,而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達2MB—4MB,有的高達8MB或者19MB。x0dx0ax0dx0aL3 Cache(三級緩存)x0dx0a L3 C CPU緩存x0dx0aache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,現在的都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在伺服器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。 x0dx0ax0dx0a其實最早的L3緩存被應用在AMD發布的K6-III處理器上,當時的L3緩存受限於製造工藝,並沒有被集成進晶元內部,而是集成在主板上。在只能夠和系統匯流排頻率同步的L3緩存同主內存其實差不了多少。後來使用L3緩存的是英特爾為伺服器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器,和以後24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。 但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要,比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手,由此可見前端匯流排的增加,要比緩存增加帶來更有效的性能提升。x0dx0ax0dx0a 具體的你到網路上有!!
『捌』 CPU的緩存有什麼作用
分類: 電腦/網路 >> 硬體
解析:
樓上說的太學術,我簡單點給你說.看了保證你完全了解什麼是緩存和他們的區別
cpu緩存現在都分兩個級別,一及緩存稱L1 cache,二級緩存稱為L2 cache.
當然對於不同cpu,兩及緩存的作用是不同的.但總體來說,緩存是儲存cpu急需處理的數據的地方,當cpu要處理東西的時候,緩存中就開始儲存這些數據,由於緩存速度非常之高,所以,cpu讀取這些數據的速度就相當快.
由於緩存容量相當小,但是當緩存中的數據處理完了又沒有來得及重新添滿的時候,或者是緩存中的數據不是cpu馬上要處理的數據的時候,cpu就只有跳過緩存,直接村內存讀取,內存的速度要相對慢得多,所以這個時候cpu整體的速度就下降了.
當然,AMD和intel在緩存上的結構完全不同,這個造成了為什麼intel的主流處理器的L2 cache緩存在2-4Mb,而AMD的L2 cache只有256kb-512kb.這個我們就要說到他們L1 cache的區別了.
intel的L1中不儲存cpu要處理的實際數據,他儲存的都是L2中數據的目錄,也就是intel的cpu要處理數據的時候先要訪問L1,為的是了解他要儲存的實際數據在L2中具體的位置.這個大大減少了cpu尋找L2數據的時間.比喻起來,intel的L2是一個倉庫,L1關於就是這個倉庫中儲存東西具 *** 置的目錄.
AMD完全不同,L1中就儲存實際數據,L2也儲存實際數據,當L1中的數據用完了的時候,或者L1不能裝的過大的數據的時候,cpu就直接處理L2中的數據.比喻起來,AMD的L1是個小倉庫,L2是個大倉庫.
然後是為什麼他們對L2需求不同.
AMD的很好理解,他cpu處理數據的時候是有續處理的,先處理L1,處理完了再處理L2,數據一個接一個.
intel採取的是則是亂處理方式,cpu不會衣順序處理數據,而是隨即挑選數據來處理,當他隨便挑選的數據在L2中時,他就讀取L1了解數據在L2的位置,然後處理這個數據,但是當數據不在L2中時,就讀取內存.
這個造就了他們L2大小不同,intel的處理方式像是一個人隨機的在扔飛標,飛標落在標盤每個地方的幾率是相同的,標盤內的紅心就是L2的數據,標盤的其他地方是內存.前面說了,L2中數據是高速的,只有處理L2的,才能更快,否則要慢很多。所以,一個隨機扔飛標的人為了讓飛標落在紅心的幾率更大,最好的辦法就是加大紅心的面積,也就是L2.因此為了提高cpu的速度,intel需要很大的紅心,也就是L2.
AMD則不同,他是一個接一個處理的,不是隨機的扔飛標,他要考慮的只是L1和L2中單個數據的大小,因為cpu要處理的數據幾乎都在0-2Mb之間,0-128kb的佔了50%,128-256kb佔了25%,256-512的佔了24%,大於512kb的只佔了1%.
因此,512kb就能滿足cpu幾乎所有的需求了,只有處理那些1%的大於512kb的數據的時候AMD才會訪問內存.因此AMD需求很小的L2.
『玖』 cpu的緩存有什麼用
CPU緩存是CPU與內存之間的臨時存儲u,它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾,因為CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多,這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。在緩存中的數據是內存中的一小部分,但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的,當CPU調用大量數據時,就可避開內存直接從緩存中調用,從而加快讀取速度。
舉例:
賽揚系列的CPU早期是沒有2級與3級緩存,它是將有缺陷的其它處理器(如奔騰、酷睿、等)屏蔽缺陷部分而來,後來因整體性能太差才加入了較小的2級與3級緩存來提高性能!