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cpu緩存秒懂百科

發布時間: 2022-05-09 13:47:37

A. CPU的緩存是什麼意思啊

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。但是由於CPU晶元面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。

L1 Cache(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。

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512KB,而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達256-1MB,有的高達2MB或者3MB。

L3 Cache(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。 www.jz5u.com

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。

B. CPU的緩存是什麼,為什麼作用這么大

請看來自於網路的引用:
CPU緩存簡介
CPU緩存(Cache
Memory)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率卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速率與內存讀寫速率不匹配的矛盾,因為CPU運算速率要比內存讀寫速率快很多,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,從而加快讀取速率。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率,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。
順便說一下,我們現在使用的CPU都有幾個級別的緩存,分別是一級緩存(L1
cache),二級緩存(L2
cache),三級緩存(L3
cache)(AMD處理器有些沒有三級緩存)。在CPU的其他參數都相同的情況下,緩存越大其性能也就越高。CPU緩存的讀取速率是非常高的,能達幾十萬MB/s.

C. CPU緩存的工作原理

CPU要讀取一個數據時,首先從Cache中查找,如果找到就立即讀取並送給CPU處理;如果沒有找到,就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理,同時把這個數據所在的數據塊調入Cache中,可以使得以後對整塊數據的讀取都從Cache中進行,不必再調用內存。
正是這樣的讀取機制使CPU讀取Cache的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在Cache中,只有大約10%需要從內存讀取。這大大節省了CPU直接讀取內存的時間,也使CPU讀取數據時基本無需等待。總的來說,CPU讀取數據的順序是先Cache後內存。 前面是把Cache作為一個整體來考慮的,下面分類分析。Intel從Pentium開始將Cache分開,通常分為一級高速緩存L1和二級高速緩存L2。在以往的觀念中,L1 Cache是集成在CPU中的,被稱為片內Cache。在L1中還分數據Cache(D-Cache)和指令Cache(I-Cache)。它們分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩個Cache可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。
在P4處理器中使用了一種先進的一級指令Cache——動態跟蹤緩存。它直接和執行單元及動態跟蹤引擎相連,通過動態跟蹤引擎可以很快地找到所執行的指令,並且將指令的順序存儲在追蹤緩存里,這樣就減少了主執行循環的解碼周期,提高了處理器的運算效率。
以前的L2 Cache沒集成在CPU中,而在主板上或與CPU集成在同一塊電路板上,因此也被稱為片外Cache。但從PⅢ開始,由於工藝的提高L2 Cache被集成在CPU內核中,以相同於主頻的速度工作,結束了L2 Cache與CPU大差距分頻的歷史,使L2 Cache與L1 Cache在性能上平等,得到更高的傳輸速度。L2Cache只存儲數據,因此不分數據Cache和指令Cache。在CPU核心不變化的情況下,增加L2 Cache的容量能使性能提升,同一核心的CPU高低端之分往往也是在L2 Cache上做手腳,可見L2 Cache的重要性。CPU的L1 Cache與L2 Cache惟一區別在於讀取順序。 CPU在Cache中找到有用的數據被稱為命中,當Cache中沒有CPU所需的數據時(這時稱為未命中),CPU才訪問內存。從理論上講,在一顆擁有2級Cache的CPU中,讀取L1 Cache的命中率為80%。也就是說CPU從L1 Cache中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從L2 Cache讀取。在一些高端領域的CPU(像Intel的Itanium)中,我們常聽到L3 Cache,它是為讀取L2 Cache後未命中的數據設計的—種Cache。
為了保證CPU訪問時有較高的命中率Cache中的內容應該按一定的演算法替換,其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的數據淘汰出Cache,提高Cache的利用率。緩存技術的發展
總之,在傳輸速度有較大差異的設備間都可以利用Cache作為匹配來調節差距,或者說是這些設備的傳輸通道。在顯示系統、硬碟和光碟機,以及網路通訊中,都需要使用Cache技術。但Cache均由靜態RAM組成,結構復雜,成本不菲,使用現有工藝在有限的面積內不可能做得很大,不過,這也正是技術前進的源動力,有需要才有進步! 隨著CPU製造工藝的發展,二級緩存也能輕易的集成在CPU內核中,容量也在逐年提升。用集成在CPU內部與否來定義一、二級緩存,已不確切。而且隨著二級緩存被集成入CPU內核中,以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變,此時其以相同於主頻的速度工作,可以為CPU提供更高的傳輸速度。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。
CPU產品中,一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間,二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一級緩存容量各產品之間相差不大,而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU製造工藝所決定的,容量增大必然導致CPU內部晶體管數的增加,要在有限的CPU面積上集成更大的緩存,對製造工藝的要求也就越高。
雙核心CPU的二級緩存比較特殊,和以前的單核心CPU相比,最重要的就是兩個內核的緩存所保存的數據要保持一致,否則就會出現錯誤,為了解決這個問題不同的CPU使用了不同的辦法。

D. 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

E. CPU的緩存如何理解我是初學者,說的通俗易懂點

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緩存介於cpu和內存之間,他的作用就是緩存,給你大個比方,內存需要讀100個數據,由於CPU處理很快,而內存較慢,為了不讓內存不影響CPU速度,就設一個緩存,CPU把數據放到緩存里,這樣CPU可以去干其他事情,而內存可以從緩存中讀到數據

F. 電腦CPU的緩存是什麼意思

CPU緩存(Cache Memory)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。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。

G. cpu緩存名詞解釋

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。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。 就好比你是cpu,你旁邊桌子上的工具是一級緩存,雖然不多但是用起來最方便,桌子旁椅子上的工具是2級緩存,1級不夠就拿2級的,3級就是桌子下面工具箱,內存就是放工具的倉庫,這樣明白了吧

H. 為什麼CPU要分一級緩存、二級緩存和三級緩存

CPU緩存就是CPU內部的緩存運行頻率,緩存的大小與結構對CPU速度的影響較大,因此緩存大小也是CPU重要的性能指標之一。

CPU緩存的作用主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾,而緩存的容量要比內存要小的太多,但是其速度要比內存快的多,因此這樣會讓CPU使用很長的時間等待數據到來或把數據寫入內存中。

搜索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,就能夠避開內存直接從緩存中調用,從而加快讀取速度。

當CPU需要讀取數據並進行計算時,首先需要將CPU緩存中查到所需的數據,並在最短的時間下交付給CPU。

如果沒有查到所需的數據,CPU就會提出「要求」經過緩存從內存中讀取,再原路返回至CPU進行計算。而同時,把這個數據所在的數據也調入緩存,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。

一級緩存(L1 Cache)

CPU一級緩存,就是指CPU的第一層級的高速緩存,主要當擔的工作是緩存指令和緩存數據。一級緩存的容量與結構對CPU性能影響十分大,但是由於它的結構比較復雜,又考慮到成本等因素,一般來說,CPU的一級緩存較小,通常CPU的一級緩存也就能做到256KB左右的水平。

二級緩存(L2 Cache66)

CPU二級緩存,就是指CPU的第二層級的高速緩存,而二級緩存的容量會直接影響到CPU的性能,二級緩存的容量越大越好。例如intel的第八代i7-8700處理器,共有六個核心數量,而每個核心都擁有256KB的二級緩存,屬於各核心獨享,這樣二級緩存總數就達到了1.5MB。

三級緩存(L3 Cache)

CPU三級緩存,就是指CPU的第三層級的高速緩存,其作用是進一步降低內存的延遲,同時提升海量數據量計算時的性能。和一級緩存、二級緩存不同的是,三級緩存是核心共享的,能夠將容量做的很大。

CPU的核心數量、高頻高低都會影響性能,但如果讓CPU更聰明、更有效率的執行計算任務,那麼緩存的作用就至關重要了。

(8)cpu緩存秒懂百科擴展閱讀:

CPU主要性能參數:

1、主頻

主頻也叫時鍾頻率,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運算、處理數據的速度。

2、外頻

外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。

3、匯流排頻率

前端匯流排(FSB)是將CPU連接到北橋晶元的匯流排。前端匯流排(FSB)頻率(即匯流排頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。

4、倍頻系數

倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。

5、緩存

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。