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二級高速緩存的作用

發布時間: 2023-07-22 23:13:19

1. cpu的二級緩存的作用

A. L2Cache(CPU二級緩存的簡寫)主要用來存放電腦運行時操作系統的指令、程序數據以及地址指針等數據,二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一,在CPU核心不變化的情況下,增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異,由此可見二級緩存對於CPU的重要性。

二級緩存的作用到底多大:CPU處理的數據中大多數都是0KB~128KB 大小的數據,128KB~256KB的數據約有10%,256KB~512KB的數據有5%,512KB~1MB的數據僅有3%左右。所以對於這種CPU 來說,用戶就很難體會到CPU性能有提高了。正因為如此,大家能感受到 Pentium 4 C(512KB二級緩存)與Celeron(128KB二級緩存)的性能差異,卻很難感受到Pentium 4 C(512KB二級緩存)與Pentium 4 E(1MB二級緩存)的性能差異了。

例如:同為2.8GHz主頻的Celeron D(256KB二級緩存)和Pentium 4 E(1MB二級緩存)運算super π 104萬位的耗時分別為56秒和48秒,除去外頻(前者為133MHz,後者為200MHz)的差異和超線程技術的影響,兩者的性能差距只有10%左右。

由此看出:在CPU性能方面,並非只從二級緩存容量上作對比就可以得到准確的答案,實際上還要考慮到緩存的總體設計結構、一級數據緩存容量等因素。雖然從總體上來講,二級緩存容量越大越好,但是並不是二級緩存容量提高一倍就能使CPU性能提升一倍。

選購方面:一般家庭用戶,電腦主要是用來上網、欣賞音樂和電影以及文字處理,二級緩存為256KB的Celeron D或Sempron已經足夠了。只有對3D游戲、辦公軟體和多媒體編輯性能要求較高的用戶才需要更大二級緩存的CPU.

B . CPU尋找數據的「快捷方式」.簡單的說,緩存是數據由內存通往CPU的橋梁。它的速度比內存快得多,但是容量也比內存小的多。同時緩存依據讀取速度和容量進一步分為一級和二級。在CPU需要數據的時候,遵循一級緩存→二級緩存→內存的順序,從而盡量提高讀取速度。這樣「緩存+內存」的系統就同時兼具了速度和容量的優點。

我們可以打個比方,假設CPU是一名「老師」,她現在的任務就是要盡快在一幢「教學樓」(內存)中找到眾多「學生」(數據)中的一個。當她可能要找的「學生」(數據)都提前被安排進一間「教室」(一級緩存)中的時候,CPU「老師」找起來自然就快多了。如果很不幸「教室」(一級緩存)中找不到那名「學生」(數據),她會再去「小禮堂」(二級緩存)中找找看,都找不到的話,最後再去碩大的「教學樓」(內存)中慢慢搜索。

AMD和Intel:巨大差異皆因設計不同

提到二級緩存容量的差距,還得從兩大CPU巨頭對一級緩存的理解說起。對,沒看錯,就是平常曝光率遠遜於二級緩存的「一級緩存」!它才是造成上面提到巨大差異的「罪魁禍首」。

現今的CPU中,Intel對一級緩存的理解是「數據代碼指令追蹤緩存」,即是說一級緩存中存儲的其實只是二級緩存中數據和指令的地址,而不是這些數據和指令的復制。我們還用上面的比喻形象說明一下,Intel老師在「教室」(一級緩存)中並不會看到任何一名學生,而只有一張寫著「學生名字」和「所在座位號」的座次表(數據地址)。Intel老師會在拿了座次表之後,去那間「小禮堂」(二級緩存)中按照「座位號」尋找那名「學生」(數據)。在這樣的架構下,Intel老師自然需要更大的「禮堂」來按順序坐下更多地學生。也就是說,二級緩存的容量相當程度上影響了Intel CPU的性能。

相比之下,AMD對一級緩存的定位是「實數據讀寫緩存」,即二級緩存中的一部分數據都要在一定的規則下搬到一級緩存中。對於前面的比方,AMD老師在「教室」中總能看到剛剛從「禮堂」(二級緩存)那邊趕來的「學生」(數據)。這樣子的結構下,AMD老師也就不需要太大的「禮堂」來坐下更多地「學生」了。二級緩存的容量自然對AMD CPU的整體性能影響小些。相對的,AMD則總是試圖把一級緩存這間「教室」擴建的更大些。

不僅在一級緩存的工作方式上有區別,而且AMD的CPU在一級緩存的大小上還佔有優勢,以AMD Athlon64 X2 6000+ AM2(盒)為例,兩個內核各配備64KB數據高速緩存、64KB指令高速緩存。而價格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 (三年盒),兩個內核各配備32KB數據高速緩存、32KB指令高速緩存。

當然,上面只是Intel的AMD的CPU二級緩存巨大差異的主要原因。事實上CPU對二級緩存容量的「敏感」與否還受到諸如內存控制器,流水線長度、頻率、匯流排架構和指令集等等多方面的影響。在多核CPU中還關乎各個物理內核之間的數據交換問題(簡單的說就是兩位「老師」能不能查找同一間「禮堂」)。

在多核心CPU中,對二級緩存的利用效率有高有低。簡單的說,Intel新一代Core架構二級緩存的利用最為優秀,AMD的Athlon X2系列次之,較老的Pentium D(Pentium EE)系列最差。

越大越好?夠用就好!

幾年時間里,二級緩存從小小的64KB一舉增長到了8MB,整整128倍!越來越大的二級緩存是不是真的換來了CPU性能同樣「突飛猛進」發展?還是只不過是Intel和AMD聯手玩的數字游戲?

其實,二級緩存容量對性能的影響是漸漸減弱的,當二級緩存從沒有增長到128KB時,帶來的性能提升可能是直線上升的。但是當它從2MB增長到4MB的時候,可能使用者甚至感覺不到性能的提升。這是因為在當前CPU所處理數據的過程中,幾乎無時不刻需要用到128KB以下的緩存,但是需要用到1MB以上緩存的時候很少(2%左右)。因此雖然二級緩存越漲越大,實際上對CPU性能的影響卻是越來越小的。像文章開頭的兩款CPU,二級緩存巨大的差異並不會最終表現在CPU速度上。因此,完全不必要盲目追求二級緩存的高容量,夠用就好。

2. 二級緩存的作用是什麼

緩存在cpu與內存之間,容量比cpu中寄存器大,速度比內存快,這樣把內存中活躍的部分復制到緩存里,cpu就可以從緩存中高速的調用(從緩存中調入比從內存中調入快多了)
這就是緩存的工作原理,至於二級緩存,同理吧,多一級緩存應該是增加了容量
自己寫的,不想做不厚道的人,但你覺得不夠周到的話請看以下鏈接
http://..com/question/2145245.html

3. CPU的2級緩存是起什麼作用

分類: 電腦/網路 >> 硬體
問題描述:

CPU的2級緩存是起什麼作用?

解析:

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,所以就叫做緩沖存扒喊儲器了,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。 緩存的出現使得租此襲CPU處理器的運行效率得到了大幅度的提升,這個區域中存放弊兄的都是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。 現在的台式機CPU二級緩存大多在256KB到2MB,但是對於准備裝機的朋友來說,256KB還是小了些,選擇512KB是一個比較不的選擇,因為其價格不貴,但是性能不錯,1MB的就是貴了一些,如果不太考慮錢的問題的話,當然是越大越好!

4. CPU的一二三級緩存有什麼用處

首先我們要知道CPU緩存是什麼,CPU緩存位於CPU與內存之間,起到臨時存儲器的作用。它的主要作用在於CPU的運行速度要遠高於內存速度,這會導致正常的運算過程中,CPU往往會等到內存將數據傳輸過來或者通過內存傳輸至其他硬體。CPU緩存的出現就是為了應對這類情況的出現,通常而言,CPU緩存容量比內存小但交換速度比內存快,當CPU調用大量數據時,就可先在CPU緩存中調用,從而加快讀取速度。
我們日常購買CPU的時候,會在參數表中看到有一級緩存、二級緩存、三級緩存指標,三種緩存的容量各不相同,他們之間的關系可以理解為每一級緩存中存儲的全部數據為下一級緩存的一部分,這三種緩存的技術難度和製造成本是相對遞減的,所以其容量也是相對遞增。
CPU緩存
一級緩存
一級緩存就在CPU的內核邊上,是與CPU連接最緊密的緩存,也是最早出現在CPU中緩解CPU與內存之間數據的緩存,
二級緩存
二級緩存是CPU的第二層高速緩存,L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家用CPU容量最大是4MB。
三級緩存
三級緩存是為讀取二級緩存後未命中的數據設計的一種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約5%的數據需要從內存中調用,這進一步提高了CPU的效率。
CPU緩存作用
作用之一就是我們之前提到的減少延遲,減少CPU與內存之間數據傳輸過程中的延遲時間。
作用之二則是提高命中率,CPU在Cache中找到有用的數據被稱為命中。未找到則訪問內存,對於用戶而言,當然更希望通過訪問CPU緩存中的信息已得到速度上的優勢。而CPU緩存的作用就是為了最大限度提升這一目標。
作用三是降低裝機成本。緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數據時,首先從緩存中查找,同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中,可以使得以後對整塊數據的讀取都從緩存中進行,不必再調用內存,進而降低裝機成本。
CPU緩存的作用其實就是提高命中率、降低延遲、降低內存開銷,其作用是為了提升CPU的工作效率。CPU緩存越大越好,尤其是一些專業設計、視頻渲染,由於CPU運算數據量大,對大緩存依賴較高。目前,隨著游戲畫質的越來越優化,對於CPU緩存的需求也越來越高。

5. 1級緩存和2級緩存都有什麼作用

L1 Cache(一級緩存)
位於CPU內核的旁邊,是與CPU結合最為緊密的CPU緩存,也是歷史上最早出現的CPU緩存。

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

CPU緩存:
是位於CPU與內存之間的臨時存儲器,它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。高速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。
另外,L3 Cache(三級緩存)
三級緩存是為讀取二級緩存後未命中的數據設計的—種緩存,在擁有三級緩存的CPU中,只有約5%的數據需要從內存中調用,這進一步提高了CPU的效率。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.