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二级高速缓存的作用

发布时间: 2023-07-22 23:13:19

1. cpu的二级缓存的作用

A. L2Cache(CPU二级缓存的简写)主要用来存放电脑运行时操作系统的指令、程序数据以及地址指针等数据,二级缓存是CPU性能表现的关键之一,在CPU核心不变化的情况下,增加二级缓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级缓存上有差异,由此可见二级缓存对于CPU的重要性。

二级缓存的作用到底多大:CPU处理的数据中大多数都是0KB~128KB 大小的数据,128KB~256KB的数据约有10%,256KB~512KB的数据有5%,512KB~1MB的数据仅有3%左右。所以对于这种CPU 来说,用户就很难体会到CPU性能有提高了。正因为如此,大家能感受到 Pentium 4 C(512KB二级缓存)与Celeron(128KB二级缓存)的性能差异,却很难感受到Pentium 4 C(512KB二级缓存)与Pentium 4 E(1MB二级缓存)的性能差异了。

例如:同为2.8GHz主频的Celeron D(256KB二级缓存)和Pentium 4 E(1MB二级缓存)运算super π 104万位的耗时分别为56秒和48秒,除去外频(前者为133MHz,后者为200MHz)的差异和超线程技术的影响,两者的性能差距只有10%左右。

由此看出:在CPU性能方面,并非只从二级缓存容量上作对比就可以得到准确的答案,实际上还要考虑到缓存的总体设计结构、一级数据缓存容量等因素。虽然从总体上来讲,二级缓存容量越大越好,但是并不是二级缓存容量提高一倍就能使CPU性能提升一倍。

选购方面:一般家庭用户,电脑主要是用来上网、欣赏音乐和电影以及文字处理,二级缓存为256KB的Celeron D或Sempron已经足够了。只有对3D游戏、办公软件和多媒体编辑性能要求较高的用户才需要更大二级缓存的CPU.

B . CPU寻找数据的“快捷方式”.简单的说,缓存是数据由内存通往CPU的桥梁。它的速度比内存快得多,但是容量也比内存小的多。同时缓存依据读取速度和容量进一步分为一级和二级。在CPU需要数据的时候,遵循一级缓存→二级缓存→内存的顺序,从而尽量提高读取速度。这样“缓存+内存”的系统就同时兼具了速度和容量的优点。

我们可以打个比方,假设CPU是一名“老师”,她现在的任务就是要尽快在一幢“教学楼”(内存)中找到众多“学生”(数据)中的一个。当她可能要找的“学生”(数据)都提前被安排进一间“教室”(一级缓存)中的时候,CPU“老师”找起来自然就快多了。如果很不幸“教室”(一级缓存)中找不到那名“学生”(数据),她会再去“小礼堂”(二级缓存)中找找看,都找不到的话,最后再去硕大的“教学楼”(内存)中慢慢搜索。

AMD和Intel:巨大差异皆因设计不同

提到二级缓存容量的差距,还得从两大CPU巨头对一级缓存的理解说起。对,没看错,就是平常曝光率远逊于二级缓存的“一级缓存”!它才是造成上面提到巨大差异的“罪魁祸首”。

现今的CPU中,Intel对一级缓存的理解是“数据代码指令追踪缓存”,即是说一级缓存中存储的其实只是二级缓存中数据和指令的地址,而不是这些数据和指令的复制。我们还用上面的比喻形象说明一下,Intel老师在“教室”(一级缓存)中并不会看到任何一名学生,而只有一张写着“学生名字”和“所在座位号”的座次表(数据地址)。Intel老师会在拿了座次表之后,去那间“小礼堂”(二级缓存)中按照“座位号”寻找那名“学生”(数据)。在这样的架构下,Intel老师自然需要更大的“礼堂”来按顺序坐下更多地学生。也就是说,二级缓存的容量相当程度上影响了Intel CPU的性能。

相比之下,AMD对一级缓存的定位是“实数据读写缓存”,即二级缓存中的一部分数据都要在一定的规则下搬到一级缓存中。对于前面的比方,AMD老师在“教室”中总能看到刚刚从“礼堂”(二级缓存)那边赶来的“学生”(数据)。这样子的结构下,AMD老师也就不需要太大的“礼堂”来坐下更多地“学生”了。二级缓存的容量自然对AMD CPU的整体性能影响小些。相对的,AMD则总是试图把一级缓存这间“教室”扩建的更大些。

不仅在一级缓存的工作方式上有区别,而且AMD的CPU在一级缓存的大小上还占有优势,以AMD Athlon64 X2 6000+ AM2(盒)为例,两个内核各配备64KB数据高速缓存、64KB指令高速缓存。而价格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 (三年盒),两个内核各配备32KB数据高速缓存、32KB指令高速缓存。

当然,上面只是Intel的AMD的CPU二级缓存巨大差异的主要原因。事实上CPU对二级缓存容量的“敏感”与否还受到诸如内存控制器,流水线长度、频率、总线架构和指令集等等多方面的影响。在多核CPU中还关乎各个物理内核之间的数据交换问题(简单的说就是两位“老师”能不能查找同一间“礼堂”)。

在多核心CPU中,对二级缓存的利用效率有高有低。简单的说,Intel新一代Core架构二级缓存的利用最为优秀,AMD的Athlon X2系列次之,较老的Pentium D(Pentium EE)系列最差。

越大越好?够用就好!

几年时间里,二级缓存从小小的64KB一举增长到了8MB,整整128倍!越来越大的二级缓存是不是真的换来了CPU性能同样“突飞猛进”发展?还是只不过是Intel和AMD联手玩的数字游戏?

其实,二级缓存容量对性能的影响是渐渐减弱的,当二级缓存从没有增长到128KB时,带来的性能提升可能是直线上升的。但是当它从2MB增长到4MB的时候,可能使用者甚至感觉不到性能的提升。这是因为在当前CPU所处理数据的过程中,几乎无时不刻需要用到128KB以下的缓存,但是需要用到1MB以上缓存的时候很少(2%左右)。因此虽然二级缓存越涨越大,实际上对CPU性能的影响却是越来越小的。像文章开头的两款CPU,二级缓存巨大的差异并不会最终表现在CPU速度上。因此,完全不必要盲目追求二级缓存的高容量,够用就好。

2. 二级缓存的作用是什么

缓存在cpu与内存之间,容量比cpu中寄存器大,速度比内存快,这样把内存中活跃的部分复制到缓存里,cpu就可以从缓存中高速的调用(从缓存中调入比从内存中调入快多了)
这就是缓存的工作原理,至于二级缓存,同理吧,多一级缓存应该是增加了容量
自己写的,不想做不厚道的人,但你觉得不够周到的话请看以下链接
http://..com/question/2145245.html

3. CPU的2级缓存是起什么作用

分类: 电脑/网络 >> 硬件
问题描述:

CPU的2级缓存是起什么作用?

解析:

二级缓存又叫L2 CACHE,它是处理器内部的一些缓冲存储器,其作用跟内存一样。 它是怎么出现的呢? 要上溯到上个世纪80年代,由于处理器的运行速度越来越快,慢慢地,处理器需要从内存中读取数据的速度需求就越来越高了。然而内存的速度提升速度却很缓慢,而能高速读写数据的内存价格又非常高昂,不能大量采用。从性能价格比的角度出发,英特尔等处理器设计生产公司想到一个办法,就是用少量的高速内存和大量的低速内存结合使用,共同为处理器提供数据。这样就兼顾了性能和使用成本的最优。而那些高速的内存因为是处于CPU和内存之间的位置,又是临时存放数据的地方,所以就叫做缓冲存扒喊储器了,简称“缓存”。它的作用就像仓库中临时堆放货物的地方一样,货物从运输车辆上放下时临时堆放在缓存区中,然后再搬到内部存储区中长时间存放。货物在这段区域中存放的时间很短,就是一个临时货场。 最初缓存只有一级,后来处理器速度又提升了,一级缓存不够用了,于是就添加了二级缓存。二级缓存是比一级缓存速度更慢,容量更大的内存,主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。现在,为了适应速度更快的处理器P4EE,已经出现了三级缓存了,它的容量更大,速度相对二级缓存也要慢一些,但是比内存可快多了。 缓存的出现使得租此袭CPU处理器的运行效率得到了大幅度的提升,这个区域中存放弊兄的都是CPU频繁要使用的数据,所以缓存越大处理器效率就越高,同时由于缓存的物理结构比内存复杂很多,所以其成本也很高。 现在的台式机CPU二级缓存大多在256KB到2MB,但是对于准备装机的朋友来说,256KB还是小了些,选择512KB是一个比较不的选择,因为其价格不贵,但是性能不错,1MB的就是贵了一些,如果不太考虑钱的问题的话,当然是越大越好!

4. CPU的一二三级缓存有什么用处

首先我们要知道CPU缓存是什么,CPU缓存位于CPU与内存之间,起到临时存储器的作用。它的主要作用在于CPU的运行速度要远高于内存速度,这会导致正常的运算过程中,CPU往往会等到内存将数据传输过来或者通过内存传输至其他硬件。CPU缓存的出现就是为了应对这类情况的出现,通常而言,CPU缓存容量比内存小但交换速度比内存快,当CPU调用大量数据时,就可先在CPU缓存中调用,从而加快读取速度。
我们日常购买CPU的时候,会在参数表中看到有一级缓存、二级缓存、三级缓存指标,三种缓存的容量各不相同,他们之间的关系可以理解为每一级缓存中存储的全部数据为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。
CPU缓存
一级缓存
一级缓存就在CPU的内核边上,是与CPU连接最紧密的缓存,也是最早出现在CPU中缓解CPU与内存之间数据的缓存,
二级缓存
二级缓存是CPU的第二层高速缓存,L2高速缓存容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好,现在家用CPU容量最大是4MB。
三级缓存
三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的一种缓存,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缓存作用
作用之一就是我们之前提到的减少延迟,减少CPU与内存之间数据传输过程中的延迟时间。
作用之二则是提高命中率,CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中。未找到则访问内存,对于用户而言,当然更希望通过访问CPU缓存中的信息已得到速度上的优势。而CPU缓存的作用就是为了最大限度提升这一目标。
作用三是降低装机成本。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,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,进而降低装机成本。
CPU缓存的作用其实就是提高命中率、降低延迟、降低内存开销,其作用是为了提升CPU的工作效率。CPU缓存越大越好,尤其是一些专业设计、视频渲染,由于CPU运算数据量大,对大缓存依赖较高。目前,随着游戏画质的越来越优化,对于CPU缓存的需求也越来越高。

5. 1级缓存和2级缓存都有什么作用

L1 Cache(一级缓存)
位于CPU内核的旁边,是与CPU结合最为紧密的CPU缓存,也是历史上最早出现的CPU缓存。

L2 Cache(二级缓存)
是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好

CPU缓存:
是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多,这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。
另外,L3 Cache(三级缓存)
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。而它的实际作用即是,L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数据量计算时处理器的性能.