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計算機緩存是主板上的一個晶元嗎

發布時間: 2022-05-11 07:00:53

硬碟上有一塊「緩存晶元」用來存放「臨時文件」

有緩存,儲存的是臨時文件,但這個臨時文件不是windows中特指的「臨時文件」。

就像cpu使用主板上的內存一樣,緩存是用來提高工作效率的,硬碟緩存是用來提高硬碟的讀寫效率。

硬碟緩存在電源接通時才能儲存數據,斷電即喪失數據。
關於儲存的數據,我的理解是凡是要寫入或從硬碟讀出的數據都可能被臨時地儲藏在硬碟緩存中。

❷ cpu上的緩存和內存。。。

你是小白吧,緩存是CPU里的高速緩存器,內存是內存
解釋名詞:
CPU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。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。

概念

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。

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。

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。

作用

速緩沖存儲器Cache是位於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Cache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Cache中調用,從而加快讀取速度。由此可見,在CPU中加入Cache是一種高效的解決方案,這樣整個內存儲器(Cache+內存)就變成了既有Cache的高速度,又有內存的大容量的存儲系統了。

Cache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Cache間的帶寬引起的。

高速緩存的工作原理

1、讀取順序
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。

2、緩存分類
前面是把Cache作為一個整體來考慮的,現在要分類分析了。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(I-Cache)和指令Cache(D-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。現在CPU的L1 Cache與L2 Cache惟一區別在於讀取順序。

3、讀取命中率
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。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取L2的命中率也在80%左右(從L2讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。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,在擁有L3 Cache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。

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。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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!

一級緩存

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。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。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。

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,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。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,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緩存後內存。

目前緩存基本上都是採用SRAM存儲器,SRAM是英文Static RAM的縮寫,它是一種具有靜志存取功能的存儲器,不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據。不像DRAM內存那樣需要刷新電路,每隔一段時間,固定要對DRAM刷新充電一次,否則內部的數據即會消失,因此SRAM具有較高的性能,但是SRAM也有它的缺點,即它的集成度較低,相同容量的DRAM內存可以設計為較小的體積,但是SRAM卻需要很大的體積,這也是目前不能將緩存容量做得太大的重要原因。它的特點歸納如下:優點是節能、速度快、不必配合內存刷新電路、可提高整體的工作效率,缺點是集成度低、相同的容量體積較大、而且價格較高,只能少量用於關鍵性系統以提高效率。

按照數據讀取順序和與CPU結合的緊密程度,CPU緩存可以分為一級緩存,二級緩存,部分高端CPU還具有三級緩存,每一級緩存中所儲存的全部數據都是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的。當CPU要讀取一個數據時,首先從一級緩存中查找,如果沒有找到再從二級緩存中查找,如果還是沒有就從三級緩存或內存中查找。一般來說,每級緩存的命中率大概都在80%左右,也就是說全部數據量的80%都可以在一級緩存中找到,只剩下20%的總數據量才需要從二級緩存、三級緩存或內存中讀取,由此可見一級緩存是整個CPU緩存架構中最為重要的部分。

一級緩存(Level 1 Cache)簡稱L1 Cache,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。由於一級緩存的技術難度和製造成本最高,提高容量所帶來的技術難度增加和成本增加非常大,所帶來的性能提升卻不明顯,性價比很低,而且現有的一級緩存的命中率已經很高,所以一級緩存是所有緩存中容量最小的,比二級緩存要小得多。

一般來說,一級緩存可以分為一級數據緩存(Data Cache,D-Cache)和一級指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。

二者分別用來存放數據以及對執行這些數據的指令進行即時解碼,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。目前大多數CPU的一級數據緩存和一級指令緩存具有相同的容量,例如AMD的Athlon XP就具有64KB的一級數據緩存和64KB的一級指令緩存,其一級緩存就以64KB 64KB來表示,其餘的CPU的一級緩存表示方法以此類推。

Intel的採用NetBurst架構的CPU(最典型的就是Pentium 4)的一級緩存有點特殊,使用了新增加的一種一級追蹤緩存(Execution Trace Cache,T-Cache或ETC)來替代一級指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條即12000條解碼後的微指令。一級追蹤緩存與一級指令緩存的運行機制是不相同的,一級指令緩存只是對指令作即時的解碼而並不會儲存這些指令,而一級追蹤緩存同樣會將一些指令作解碼,這些指令稱為微指令(micro-ops),而這些微指令能儲存在一級追蹤緩存之內,無需每一次都作出解碼的程序,因此一級追蹤緩存能有效地增加在高工作頻率下對指令的解碼能力,而μOps就是micro-ops,也就是微型操作的意思。它以很高的速度將μops提供給處理器核心。Intel NetBurst微型架構使用執行跟蹤緩存,將解碼器從執行循環中分離出來。這個跟蹤緩存以很高的帶寬將uops提供給核心,從本質上適於充分利用軟體中的指令級並行機制。Intel並沒有公布一級追蹤緩存的實際容量,只知道一級追蹤緩存能儲存12000條微指令(micro-ops)。所以,我們不能簡單地用微指令的數目來比較指令緩存的大小。實際上,單核心的NetBurst架構CPU使用8Kμops的緩存已經基本上夠用了,多出的4kμops可以大大提高緩存命中率。而如果要使用超線程技術的話,12KμOps就會有些不夠用,這就是為什麼有時候Intel處理器在使用超線程技術時會導致性能下降的重要原因。

例如Northwood核心的一級緩存為8KB 12KμOps,就表示其一級數據緩存為8KB,一級追蹤緩存為12KμOps;而Prescott核心的一級緩存為16KB 12KμOps,就表示其一級數據緩存為16KB,一級追蹤緩存為12KμOps。在這里12KμOps絕對不等於12KB,單位都不同,一個是μOps,一個是Byte(位元組),而且二者的運行機制完全不同。所以那些把Intel的CPU一級緩存簡單相加,例如把Northwood核心說成是20KB一級緩存,把Prescott核心說成是28KB一級緩存,並且據此認為Intel處理器的一級緩存容量遠遠低於AMD處理器128KB的一級緩存容量的看法是完全錯誤的,二者不具有可比性。在架構有一定區別的CPU對比中,很多緩存已經難以找到對應的東西,即使類似名稱的緩存在設計思路和功能定義上也有區別了,此時不能用簡單的算術加法來進行對比;而在架構極為近似的CPU對比中,分別對比各種功能緩存大小才有一定的意義。

二級緩存

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。

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,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。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,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緩存後內存。

最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(Data Cache,D-Cache)和指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時,用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條微指令。

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。現在再用集成在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。

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。

CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有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,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它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。

為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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緩存,提高緩存的利用率。

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:
Intel雙核心處理器的二級緩存
目前Intel的雙核心CPU主要有Pentium D、Pentium EE、Core Duo三種,其中Pentium D、Pentium EE的二級緩存方式完全相同。Pentium D和Pentium EE的二級緩存都是CPU內部兩個內核具有互相獨立的二級緩存,其中,8xx系列的Smithfield核心CPU為每核心1MB,而9xx系列的Presler核心CPU為每核心2MB。這種CPU內部的兩個內核之間的緩存數據同步是依靠位於主板北橋晶元上的仲裁單元通過前端匯流排在兩個核心之間傳輸來實現的,所以其數據延遲問題比較嚴重,性能並不盡如人意。

Core Duo使用的核心為Yonah,它的二級緩存則是兩個核心共享2MB的二級緩存,共享式的二級緩存配合Intel的「Smart cache」共享緩存技術,實現了真正意義上的緩存數據同步,大幅度降低了數據延遲,減少了對前端匯流排的佔用,性能表現不錯,是目前雙核心處理器上最先進的二級緩存架構。今後Intel的雙核心處理器的二級緩存都會採用這種兩個內核共享二級緩存的「Smart cache」共享緩存技術。

AMD雙核心處理器的二級緩存
Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo兩種,他們的二級緩存都是CPU內部兩個內核具有互相獨立的二級緩存,其中,Manchester核心為每核心512KB,而Toledo核心為每核心1MB。處理器內部的兩個內核之間的緩存數據同步是依靠CPU內置的System Request Interface(系統請求介面,SRI)控制,傳輸在CPU內部即可實現。這樣一來,不但CPU資源佔用很小,而且不必佔用內存匯流排資源,數據延遲也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大為減少,協作效率明顯勝過這兩種核心。不過,由於這種方式仍然是兩個內核的緩存相互獨立,從架構上來看也明顯不如以Yonah核心為代表的Intel的共享緩存技術Smart Cache。

一級緩存與二級緩存的比較

L1 cache vs L2 Cache用於存儲數據的緩存部分通常被稱為RAM,掉電以後其中的信息就會消失。RAM又分兩種,其中一種是靜態RAM(SRAM);另外一種是動態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。CPU的L1級緩存通常都是靜態RAM,速度非常的快,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),而且價格也相對較為昂貴(同容量的靜態RAM是動態RAM的四倍)。擴大靜態RAM作為緩存是一個不太合算的做法,但是為了提高系統的性能和速度又必須要擴大緩存,這就有了一個折中的方法:在不擴大原來的靜態RAM緩存容量的情況下,僅僅增加一些高速動態RAM做為L2級緩存。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,而且成本也較為適中。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。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存在差異,由此可見二級緩存對CPU的重要性。CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有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,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端CPU中,還會帶有三級緩存,它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,從某種意義上說,預取效率的提高,大大降低了生產成本卻提供了非常接近理想狀態的性能。除非某天生產技術變得非常強,否則內存仍會存在,緩存的性能遞增特性也仍會保留。 CPU緩存與內存的關系既然CPU緩存能夠在很大程度上提高CPU的性能,那麼,有些朋友可能會問,是不是將來有可能,目前的系統內存將會被CPU取代呢?

答案應該是否定的,首先,盡管CPU緩存的傳輸速率確實很高,但要完全取代內存的地位仍不可行,這主要是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,與此同時系統的速度就慢了下來,不過CPU會把這些數據復制到緩存中去,以便下一次不用再到內存中去取。也即是說,隨著緩存增大到一定程度,其對CPU性能的影響將越來越小,在性能比上來說,越來越不合算。就目前緩存容量、成本以及功耗表現來看,還遠遠無法與內存抗衡,另外從某種意義上來說,內存也是CPU緩存的一種表現形式,只不過在速率上慢很多,然而卻在容量、功耗以及成本方面擁有巨大優勢。如果內存在將來可以做到足夠強的話,反而很有取代CPU緩存的可能。 緩存的讀寫演算法同樣重要即便CPU內部集成的緩存數據交換能力非常強,也仍需要對調取數據做一定的篩選。這是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經常是被訪問最頻繁的。命中率演算法中較常用的「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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緩存,提高緩存的利用率。 高速緩存做為CPU不可分割的一部分,已經融入到性能提升的考慮因素當中,伴隨生產技術的進一步發展,緩存的級數還將增加,容量也會進一步提高。作為CPU性能助推器的高速緩存,仍會在成本和功耗控制方面發揮巨大的優勢,而性能方面也會取得長足的發展。

三級緩存

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。

內存

在計算機的組成結構中,有一個很重要的部分,就是存儲器。存儲器是用來存儲程序和數據的部件,對於計算機來說,有了存儲器,才有記憶功能,才能保證正常工作。存儲器的種類很多,按其用途可分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存儲器(簡稱內存)。

內存是電腦中的主要部件,它是相對於外存而言的。我們平常使用的程序,如Windows操作系統、打字軟體、游戲軟體等,一般都是安裝在硬碟等外存上的,但僅此是不能使用其功能的,必須把它們調入內存中運行,才能真正使用其功能,我們平時輸入一段文字,或玩一個游戲,其實都是在內存中進行的。通常我們把要永久保存的、大量的數據存儲在外存上,而把一些臨時的或少量的數據和程序放在內存上。

❸ CPU的二級緩存容量與主板晶元組有什麼關聯嗎

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。
即L2 Cache。由於L1級高速緩存容量的限制,為了再次提高CPU的運算速度,在CPU外部放置一高速存儲器,即二級緩存。工作主頻比較靈活,可與CPU同頻,也可不同。CPU在讀取數據時,先在L1中尋找,再從L2尋找,然後是內存,在後是外存儲器。所以L2對系統的影響也不容忽視。
CPU緩存(Cache 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。
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,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。
正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,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緩存後內存。
最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(Data Cache,D-Cache)和指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時,用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條微指令。
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。現在再用集成在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。
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。
CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有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,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它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。
為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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緩存,提高緩存的利用率。
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
緩存(Cache)大小是CPU的重要指標之一,其結構與大小對CPU速度的影響非常大。簡單地講,緩存就是用來存儲一些常用或即將用到的數據或指令,當需要這些數據或指令的時候直接從緩存中讀取,這樣比到內存甚至硬碟中讀取要快得多,能夠大幅度提升CPU的處理速度。
所謂處理器緩存,通常指的是二級高速緩存,或外部高速緩存。即高速緩沖存儲器,是位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic RAM)之間的規模較小的但速度很高的存儲器,通常由SRAM(靜態隨機存儲器)組成。用來存放那些被CPU頻繁使用的數據,以便使CPU不必依賴於速度較慢的DRAM(動態隨機存儲器)。L2高速緩存一直都屬於速度極快而價格也相當昂貴的一類內存,稱為SRAM(靜態RAM),SRAM(Static RAM)是靜態存儲器的英文縮寫。由於SRAM採用了與製作CPU相同的半導體工藝,因此與動態存儲器DRAM比較,SRAM的存取速度快,但體積較大,價格很高。
處理器緩存的基本思想是用少量的SRAM作為CPU與DRAM存儲系統之間的緩沖區,即Cache系統。80486以及更高檔微處理器的一個顯著特點是處理器晶元內集成了SRAM作為Cache,由於這些Cache裝在晶元內,因此稱為片內Cache。486晶元內Cache的容量通常為8K。高檔晶元如Pentium為16KB,Power PC可達32KB。Pentium微處理器進一步改進片內Cache,採用數據和雙通道Cache技術,相對而言,片內Cache的容量不大,但是非常靈活、方便,極大地提高了微處理器的性能。片內Cache也稱為一級Cache。由於486,586等高檔處理器的時鍾頻率很高,一旦出現一級Cache未命中的情況,性能將明顯惡化。在這種情況下採用的辦法是在處理器晶元之外再加Cache,稱為二級Cache。二級Cache實際上是CPU和主存之間的真正緩沖。由於系統板上的響應時間遠低於CPU的速度,如果沒有二級Cache就不可能達到486,586等高檔處理器的理想速度。二級Cache的容量通常應比一級Cache大一個數量級以上。在系統設置中,常要求用戶確定二級Cache是否安裝及尺寸大小等。二級Cache的大小一般為128KB、256KB或512KB。在486以上檔次的微機中,普遍採用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和CPU採用了相同的時鍾周期,以相同的速度同步工作。相對於非同步Cache,性能可提高30%以上。
目前,PC及其伺服器系統的發展趨勢之一是CPU主頻越做越高,系統架構越做越先進,而主存DRAM的結構和存取時間改進較慢。因此,緩存(Cache)技術愈顯重要,在PC系統中Cache越做越大。廣大用戶已把Cache做為評價和選購PC系統的一個重要指標。
現在的CPU普遍有一級緩存和二級緩存。一般來說,一級緩存的數量比較少,而二級企業緩存的數量一般比一級緩存大幾倍。為什麼要緩存呢,這主要是CPU廠家為了提高CPU的使用效率。因為,隨著CPU的速度的快速發展,目前的CPU速度已經達到一個令人驚訝的速度,據個例子來說,一個奔騰3-1G的CPU其運算速度為每秒鍾能夠完成10億次二進制計算,而一個奔騰4-3G則意味著每秒鍾能夠完成30億次二進制運算。當然由於CPU還要介入浮點數據轉換和介入控制主板上的其他設備資源,實際真正用於數據處理的資源會受到較大影響,但總體來說,CPU的速度已經達到一個前所未有的程度。由於其他硬體在數據傳輸方面未能跟上,因此,CPU廠家就在CPU內封裝了緩存,其中,一級緩存主要將CPU的硬指令長期存儲,以便CPU在調用指令時不必再通過與內存交換數據來取得,另外,還將最近處理的進程數據(中間數據)存放在一級緩存;而二級緩存則是完全存放最近處理的進程數據(中間數據)和即將調用的數據。通過這樣一來設置,就可以避免CPU運算過程中要頻繁與內存交換數據,減少CPU的等待時間,提高CPU的利用效率。

❹ 計算機的硬碟性能,緩存指的是什麼

什麼是硬碟緩存
緩存英文名為Cache,它也是內存的一種,其數據交換速度快且運算頻率高。 硬碟的緩存是硬碟與外部匯流排交換數據的場所。硬碟的讀數據的過程是將磁信號轉化為電信號後,通過緩存一次次地填充與清空,再填充,再清空,一步步按照PCI匯流排的周期送出,可見,緩存的作用是相當重要的。根據寫入方式的不同,有寫通式和回寫式兩種。寫通式在讀硬碟數據時,系統先檢查請求指令,看看所要的數據是否在緩存中,如果在的話就由緩存送出響應的數據,這個過程稱為命中。這樣系統就不必訪問硬碟中的數據,由於SDRAM的速度比磁介質快很多,因此也就加快了數據傳輸的速度。回寫式就是在寫入硬碟數據時也在緩存中找,如果找到就由緩存就數據寫入盤中,現在的多數硬碟都是採用的回寫式硬碟,這樣就大大提高了性能。
硬碟在控制器上的一塊內存晶元,其類型一般以SDRAM為主,具有極快的存取速度,它是硬碟內部存儲和外界介面之間的緩沖器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同,緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關繫到硬碟的傳輸速度的重要因素,能夠大幅度地提高硬碟整體性能。當硬碟存取零碎數據時需要不斷地在硬碟與內存之間交換數據,如果有大緩存,則可以將那些零碎數據暫存在緩存中,減小外系統的負荷,也提高了數據的傳輸速度。在介面技術已經發展到一個相對成熟的階段的時候,緩存的大小與速度是直接關繫到硬碟的傳輸速度的重要因素。目前主流硬碟的緩存主要有8MB和16MB等幾種,最大的台式機緩存容量如已經提升到64M。
硬碟緩存的主要作用
硬碟的緩存主要起三種作用:
一是預讀取。當硬碟受到CPU指令控制開始讀取數據時,硬碟上的控制晶元會控制磁頭把正在讀取的簇的下一個或者幾個簇中的數據讀到緩存中(由於硬碟上數據存儲時是比較連續的,所以讀取命中率較高),當需要讀取下一個或者幾個簇中的數據的時候,硬碟則不需要再次讀取數據,直接把緩存中的數據傳輸到內存中就可以了,由於緩存的速度遠遠高於磁頭讀寫的速度,所以能夠達到明顯改善性能的目的。
二是對寫入動作進行緩存。當硬碟接到寫入數據的指令之後,並不會馬上將數據寫入到碟片上,而是先暫時存儲在緩存里,然後發送一個「數據已寫入」的信號給系統,這時系統就會認為數據已經寫入,並繼續執行下面的工作,而硬碟則在空閑(不進行讀取或寫入的時候)時再將緩存中的數據寫入到碟片上。雖然對於寫入數據的性能有一定提升,但也不可避免地帶來了安全隱患——如果數據還在緩存里的時候突然掉電,那麼這些數據就會丟失。對於這個問題,硬碟廠商們自然也有解決辦法:掉電時,磁頭會藉助慣性將緩存中的數據寫入零磁軌以外的暫存區域,等到下次啟動時再將這些數據寫入目的地。
三是臨時存儲最近訪問過的數據。有時候,某些數據是會經常需要訪問的,硬碟內部的緩存會將讀取比較頻繁的一些數據存儲在緩存中,再次讀取時就可以直接從緩存中直接傳輸。緩存就像是一台計算機的內存一樣,在硬碟讀寫數據時,負責數據的存儲、寄放等功能。這樣一來,不僅可以大大減少數據讀寫的時間以提高硬碟的使用效率。同時利用緩存還可以讓硬碟減少頻繁的讀寫,讓硬碟更加安靜,更加省電。更大的硬碟緩存,你將讀取游戲時更快,拷貝文件時候更快,在系統啟動中更為領先……

❺ 硬碟的cache採用的是DRAM晶元,一般安裝在主板上

計算機的計算數據需要從磁碟調度到內存,然後再調度到L2Cache,再到L1Cache,最後進CPU寄存器進行計算。
DRAM只能將數據保持很短的時間。為了保持數據,DRAM使用電容存儲,所以必須隔一段時間刷新(預充電)一次,如果存儲單元沒有被刷新,存儲的信息就會丟失(關機就會丟失數據)。主要用於系統內存。
SRAM是一種具有靜止存取功能的內存,不需要刷新電路即能保存它內部存儲的數據,速度快,但是集成度低。主要用於CPU與主存之間的高速緩存。

❻ 主板上最重要的核心部分是什麼其主要功能包括哪些

的一塊電路板,是電腦系統中的核心部件,它的上面布滿了各種插槽(可連接音效卡/顯卡/MODEM/等)、介面(可連接滑鼠/鍵盤等)、電子元件,它們都有自己的職責,並把各種周邊設備緊緊連接在一起。它的性能好壞對電腦的總體指標將產生舉足輕重的影響。

CPU(Central Processing Unit:中央處理器):通常也稱為微處理器。它被人們稱為電腦的心臟。它實際上是一個電子元件,它的內部由幾百萬個晶體管組成的,可分為控制單元、邏輯單元和存儲單元三大部分。其工作原理為:控制單元把輸入的指令調動分配後,送到邏輯單元進行處理再形成數據,然後存儲到儲存器里,最後等著交給應用程序使用。

BIOS(Basic-Input-&-Output-System基本輸入/輸出系統):直譯過來後中文名稱就是「基本輸入輸出系統」。它的全稱應該是ROM-BIOS,意思是只讀存儲器基本輸入輸出系統。其實,它是一組固化到計算機內主板上一個ROM晶元上的程序,它保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統設置信息、開機上電自檢程序和系統啟動自舉程序。

CMOS:CMOS是電腦主板上的一塊可讀寫的RAM晶元,用它來保護當前系統的硬體配置和用戶對某些參數的設定。現在的廠商們把CMOS程序做到了BIOS晶元中,當開機時就可按特定鍵進入CMOS設置程序對系統進行設置。所以又被人們叫做BIOS設置。

晶元組(Chipset):是構成主板電路的核心。一定意義上講,它決定了主板的級別和檔次。它就是「南橋」和「北橋」的統稱,就是把以前復雜的電路和元件最大限度地集成在幾顆晶元內的晶元組。

北橋:就是主板上離CPU最近的一塊晶元,負責與CPU的聯系並控制內存、AGP、PCI數據在北橋內部傳輸。
北橋晶元(North Bridge)是主板晶元組中起主導作用的最重要的組成部分,也稱為主橋(Host Bridge)。一般來說,晶元組的名稱就是以北橋晶元的名稱來命名的,例如英特爾 845E晶元組的北橋晶元是82845E,875P晶元組的北橋晶元是82875P等等。北橋晶元負責與CPU的聯系並控制內存、AGP數據在北橋內部傳輸,提供對CPU的類型和主頻、系統的前端匯流排頻率、內存的類型(SDRAM,DDR SDRAM以及RDRAM等等)和最大容量、AGP插槽、ECC糾錯等支持,整合型晶元組的北橋晶元還集成了顯示核心。北橋晶元就是主板上離CPU最近的晶元,這主要是考慮到北橋晶元與處理器之間的通信最密切,為了提高通信性能而縮短傳輸距離。因為北橋晶元的數據處理量非常大,發熱量也越來越大,所以現在的北橋晶元都覆蓋著散熱片用來加強北橋晶元的散熱,有些主板的北橋晶元還會配合風扇進行散熱。因為北橋晶元的主要功能是控制內存,而內存標准與處理器一樣變化比較頻繁,所以不同晶元組中北橋晶元是肯定不同的,當然這並不是說所採用的內存技術就完全不一樣,而是不同的晶元組北橋晶元間肯定在一些地方有差別。

由於已經發布的AMD K8核心的CPU將內存控制器集成在了CPU內部,於是支持K8晶元組的北橋晶元變得簡化多了,甚至還能採用單晶元晶元組結構。這也許將是一種大趨勢,北橋晶元的功能會逐漸單一化,為了簡化主板結構、提高主板的集成度,也許以後主流的晶元組很有可能變成南北橋合一的單晶元形式(事實上SIS老早就發布了不少單晶元晶元組)。

由於每一款晶元組產品就對應一款相應的北橋晶元,所以北橋晶元的數量非常多。針對不同的平台,目前主流的北橋晶元有以下產品(不包括較老的產品而且只對用戶最多的英特爾晶元組作較詳細的說明)

南橋:主板上的一塊晶元,主要負責I/O介面以及IDE設備的控制等。

MCH(memory controller hub):內存控制器中心,負責連接CPU,AGP匯流排和內存。

ICH(I/O controller hub):輸入/輸出控制器中心,負責連接PCI匯流排,IDE設備,I/O設備等。

FWH(firmware controller):固件控制器,主要作用是存放BIOS。

I/O晶元:在486以上檔次的主板,板上都有I/O控制電路。它負責提供串列、並行介面及軟盤驅動器控制介面。

PCB:也就是主板線路板它由幾層樹脂材料粘合在一起的,內部採用銅箔走線。一般的PCB線路板分有四層,最上和最下的兩層是信號層,中間兩層是接地層和電源層,將接地和電源層放在中間,這樣便可容易地對信號線做出修正。而好的主板的線路板可達到六層,這是由於信號線必須相距足夠遠的距離,以防止電磁干擾,六層板可能有三個或四個信號層、一個接地層、以及一個或兩個電源層,以提供足夠的電力供應。

AT板型: 也就是「豎」型板設計,即短邊位於機箱後面板。它最初應用於IBM PC/AT機上。AT主板大小為13×12英寸。

Baby-AT板型: 隨著電子元件和控制晶元組集成度的大幅提高,也相應的推出了尺寸相對較小的Baby AT主板結構。Baby AT大小為13.5×8.5英寸。

ATX(AT eXternal)板型:是Intel公司提出的新型主板結構。它的布局是「橫」板設計,就象把Baby-AT板型放倒了過來,這樣做增加了主板引出埠的空間,使主板可以集成更多的擴展功能。

Micro-ATX板型:是Intel公司在97年提出的主板結構,主要是通過減少PCI和ISA插槽的數量來縮小主板尺寸的。

AT電源:是由P8和P9兩組介面組成,每個介面分別有六個針腳,支持+5.0V,+12V,-5V,-12V電壓,它不支持+3.3V電壓。

ATX電源:ATX電源是ATX主板配套的電源,為此對它增加了一些新作用;一是增加了在關機狀態下能提供一組微電流(5V/100MA)供電。二是增加有3.3V低電壓輸出。

Slot 1:INTEL專為奔騰II而設計的一種CPU插座,它是一狹長的242針腳的插槽,提供更大的內部傳輸帶寬和CPU性能。

Socker 370:INETL為賽揚系列而設計的CPU插座,成本降低。支持VRM8.1規格,核心電壓2.0V左右。

Socker 370 II:INETL為Pentium III Coppermine和Celeron II設計的,支持VRM8.4規格,核心電壓1.6V左右。

Slot A:AMD公司為K7系列CPU定做的,外形與Slot 1差不多。

Socket A:AMD專用CPU插座,462針腳。

Socker 423:INTEL專用在第一代奔騰IV處理器的插座。

Socket 478:Willamette內核奔騰IV專用的CPU插座。

SIMM(Single-In-line-Menory-Moles):一種內存插槽,72線結構。

DIMM(Dual-Inline-Menory-Moles):一種內存插槽。168線結構。

SDRAM(Synchronous Burst RAM):同步突發內存。是168線、3.3V電壓、帶寬64bit、速度可達6ns。是雙存儲體結構,也就是有兩個儲存陣列,一個被CPU讀取數據的時候,另一個已經做好被讀取數據的准備,兩者相互自動切換,使得存取效率成倍提高。並且將RAM與CPU以相同時鍾頻率控制,使RAM與CPU外頻同步,取消等待時間,所以其傳輸速率比EDO DRAM快了13%。SDRAM採用了多體(Bank)存儲器結構和突發模式,能傳輸一整數據而不是一段數據。

DDR RAM(Double Data Rate):二倍數據速度。它的速度比SDRAM提高一倍,其核心建立在SDRAM的基礎上,但在速度和容量上有了提高。對比SDRAM,它使用了更多、更先進的同步電路。而且採用了DLL(Delay Locked Loop:延時鎖定迴路)提供一個數據濾波信號(DataStrobe signal)。當數據有效時,存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據,每16次輸出一次。DDR本質上不需要提高時鍾頻率就能加倍提高SDRAM的速度,它允許在時鍾脈沖的上升沿和下降沿讀出數據,因此,它的速度是標准SDRAM的兩倍。

RDRAM(Rambus DRAM):是美國RAMBUS公司在RAMBUSCHANNEL技術基礎上研製的一種存儲器。用於數據存儲的字長為16位,傳輸率極速指標為600MHz。以管道存儲結構支持交叉存取同時執行四條指令。

Direct RDRAM:是RDRAM的擴展,它使用了同樣的RSL,但介面寬度達到16位,頻率達到800MHz,效率更高。單個傳輸率可達到1.6GB/s,兩個的傳輸率可達到3.2GB/s。

ECC(Error Checking and Correcting):就是檢查出錯誤的地方並予以糾正。

PC133:因為Intel P III支持133MHz外頻,需要有與其相適應的內存帶寬,所以就出現了PC133,它的時鍾頻率達到133MHz,數據傳輸率為1.066GB/S。

CACHE:就是緩存,它分為一級緩存和二級緩存。它是為內存和CPU交換數據提供緩沖區的。只所以大部分主板上都有CACHE晶元或插槽,是因其與CPU之間的數據交換要比內存和CPU之間的數據交換快的多。

IDE(Integrated Device Electronics):一種磁碟驅動器的介面類型,也稱為ATA介面。是由Compag和Conner共同開發並由Western Digital公司生產的控制器介面,現已作為一種介面標准被廣泛的應用。它最多可連接兩個IDE介面設備,允許最大硬碟容量528兆,控制線和數據線合用一根40芯的扁平電纜與硬碟介面卡連接。數據傳輸率為3.3Mbps-8.33Mbps。

EIDE(Enhanced IDE增強性IDE):是Pentium以上主板必備的標准介面。主板上通常可提供兩個EIDE介面。在Pentium以上主板中,EDIE都集成在主板中。

RAID:一般稱為磁碟陣列,其最主要的用途有二個,一個就是資料備份(Mirroring),或稱資料保全,另一個用途就是加速存取(Stripping)。 一般常聽到RAID 1就是指備份這個功能,而RAID 0就是加速功能,RAID 0+1就是兩者兼具,用白話一點來說,指的就是備份與加速功能。

ULTRA DMA/66:是一種硬碟介面規范,它的突發數據傳輸率為66MB/S,而且它可以減少CPU工作負擔,有利於提高整體系統效率。

ATA100介面:就是擁有100MB/秒的介面傳輸率,使用80針介面電纜,其中有40根地線,可以避免數據收發時的電磁干擾的一種介面標准。ATA 100完全向下兼容傳統的IDE,包括PIO、ATA/33、ATA/66等。

PCI匯流排(Peripheral Component Interconnect:外部設備互連):屬於局部匯流排是由PCI集團推出的匯流排結構。它具有133MB/S的數據傳輸率及很強的帶負載能力,可支持10台外設,同時兼容ISA、EISA匯流排。

AGP插槽(Accelerated-Graphics-Port:加速圖形埠):它是為提高視頻帶寬而設計的匯流排結構。它將顯示卡與主板的晶元組直接相連,進行點對點傳輸。但是它並不是正規匯流排,因它只能和AGP顯卡相連,故不具通用和擴展性。其工作的頻率為66MHz,是PCI匯流排的一倍,並且可為視頻設備提供528MB/S的數據傳輸率。所以實際上就是PCI的超集。

AGP 1X/2X/4X:AGP 1X的匯流排傳輸率為266MB/s,工作頻率為66MHz,AGP 2X的匯流排傳輸率為532MB/s,工作頻率為133MHz,電壓為3.3V,AGP 4X的匯流排傳輸率為1.06GB/s,工作頻率為266MHz,電壓為1.5V。

AMR(Audio/Modem Riser聲音/數據機插卡):是一套開放的工業標准,它定義的擴展卡可同時支持聲音及Modem的功能。採用這樣的設計,可有效降低成本,同時解決聲音與Modem子系統目前在功能上的一些限制。

CNR(Commu-nicationNotwork Riser通訊網路插卡):是AMR的升級產品,從外觀上看,它比AMR稍長一些,而且兩著的針腳也不相同,所以兩者不兼容。CNR能連接專用的CNR-Modem還能使用專用的家庭電話網路(Home PNA),具有PC 2000即插即用功能,比AMR增加了對10/100MB區域網功能的支持。

ACR(Advanced Communication Riser高級通訊插卡):是CNR的升級產品,它可以提供區域網,寬頻網,無線網路和多聲道音效處理功能,而且與AMR兼容。

SCSI(Small Computer System Interface):的意義是小型計算機系統介面,它是由美國國家標准協會(ANSI)公布的介面標准。SCSI最初的定義是通用並行的SCSI匯流排。SCSI匯流排自己並不直接和硬碟之類的設備通訊,而是通過控制器來和設備建立聯系。一個獨立的SCSI匯流排最多可以支持16個設備,通過SCSII D來進行控制。

USB(Universal Serial Bus通用串列匯流排):它不是一種新的匯流排標准,而是電腦系統接駁外圍設備(如鍵盤、滑鼠、列印機等)的輸入/輸出介面標准。是由IBM、INTEL、NEC等著名廠商聯合制定的一種新型串列介面。它採用Daisy Chain方式進行連接。由兩根數據線,一根5V電源線及一根地線組成。數據傳輸率為12MB/s。

FDD:比IDE插槽稍短一點,專門用來插軟碟機。

並口:就是平常所說的列印口,其實它並不是只能接列印機和滑鼠,它還可以接MODEM,掃描儀等設備。

COM埠:一塊主板一般帶有兩個COM串列埠。通常用於連接滑鼠及通訊設備(如連接外置式MODEM進行數據通訊)等。

PS/2口:是一種滑鼠/鍵盤介面,一般說的圓口滑鼠就接在PS/2口上。

IRQ(INTERRUPTREQUEST):中斷請求。外設用來向計算機發出中斷請求信號。

ACPI電源介面:是Pentium以上主板特有的一種新功能。作用是在管理電腦內部各種部件時盡量做到節省能源。

AC'97規范:由於音效卡越來越貴,CPU的處理能力越來越強大,所以Intel於1996年發布了AC97標准,它把音效卡中成本最高的DSP(數字信號處理器)給去掉了,而通過特別編寫驅動程序讓CPU來負責信號處理,它工作時需要佔用一部分CPU資源。

溫度檢測:CPU溫度過高會導致系統工作不穩定甚至死機,所以對CPU的檢測是很重要的,它會在CPU溫度超出安全范圍時發出警告檢測。溫度的探頭有兩種:一種集成在處理器之中,依靠BIOS的支持;另一種是外置的,在主板上面可以見到,通常是一顆熱敏電阻。它們都是通過溫度的改變來改變自身的電阻值,讓溫度檢測電路探測到電阻的改變,從而改變溫度示數。

❼ 電腦的緩存指的是什麼

CPU緩存(Cache
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。
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。
緩存的工作原理
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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,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。
正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,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緩存後內存。
一級緩存和二級緩存
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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,其中的信息就消失那一種,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。
緩存的技術發展
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最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把
CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(Data
Cache,D-Cache)和指令緩存(Instruction
Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium
4處理器時,用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條微指令。
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。現在再用集成在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。
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。
CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有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,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它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。
為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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緩存,提高緩存的利用率。
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、4MB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。
現在主流的CPU二級緩存都在2MB左右,其中英特爾公司07年相繼推出了台式機用的4MB、6MB二級緩存的高性能CPU,不過價格也是相對比較高的,對於對配置要求不是太高的朋友,一般的2MB二級緩存的雙核CPU基本也可以滿足日常上網需要了。

❽ 關於電腦cpu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。

即L2 Cache。由於L1級高速緩存容量的限制,為了再次提高CPU的運算速度,在CPU外部放置一高速存儲器,即二級緩存。工作主頻比較靈活,可與CPU同頻,也可不同。CPU在讀取數據時,先在L1中尋找,再從L2尋找,然後是內存,在後是外存儲器。所以L2對系統的影響也不容忽視。

CPU緩存(Cache 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。

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,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。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,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緩存後內存。

最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(Data Cache,D-Cache)和指令緩存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時,用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存,容量為12KμOps,表示能存儲12K條微指令。

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。現在再用集成在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。

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。

CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有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,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它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。

為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,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緩存,提高緩存的利用率。

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

緩存(Cache)大小是CPU的重要指標之一,其結構與大小對CPU速度的影響非常大。簡單地講,緩存就是用來存儲一些常用或即將用到的數據或指令,當需要這些數據或指令的時候直接從緩存中讀取,這樣比到內存甚至硬碟中讀取要快得多,能夠大幅度提升CPU的處理速度。
所謂處理器緩存,通常指的是二級高速緩存,或外部高速緩存。即高速緩沖存儲器,是位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic RAM)之間的規模較小的但速度很高的存儲器,通常由SRAM(靜態隨機存儲器)組成。用來存放那些被CPU頻繁使用的數據,以便使CPU不必依賴於速度較慢的DRAM(動態隨機存儲器)。L2高速緩存一直都屬於速度極快而價格也相當昂貴的一類內存,稱為SRAM(靜態RAM),SRAM(Static RAM)是靜態存儲器的英文縮寫。由於SRAM採用了與製作CPU相同的半導體工藝,因此與動態存儲器DRAM比較,SRAM的存取速度快,但體積較大,價格很高。
處理器緩存的基本思想是用少量的SRAM作為CPU與DRAM存儲系統之間的緩沖區,即Cache系統。80486以及更高檔微處理器的一個顯著特點是處理器晶元內集成了SRAM作為Cache,由於這些Cache裝在晶元內,因此稱為片內Cache。486晶元內Cache的容量通常為8K。高檔晶元如Pentium為16KB,Power PC可達32KB。Pentium微處理器進一步改進片內Cache,採用數據和雙通道Cache技術,相對而言,片內Cache的容量不大,但是非常靈活、方便,極大地提高了微處理器的性能。片內Cache也稱為一級Cache。由於486,586等高檔處理器的時鍾頻率很高,一旦出現一級Cache未命中的情況,性能將明顯惡化。在這種情況下採用的辦法是在處理器晶元之外再加Cache,稱為二級Cache。二級Cache實際上是CPU和主存之間的真正緩沖。由於系統板上的響應時間遠低於CPU的速度,如果沒有二級Cache就不可能達到486,586等高檔處理器的理想速度。二級Cache的容量通常應比一級Cache大一個數量級以上。在系統設置中,常要求用戶確定二級Cache是否安裝及尺寸大小等。二級Cache的大小一般為128KB、256KB或512KB。在486以上檔次的微機中,普遍採用256KB或512KB同步Cache。所謂同步是指Cache和CPU採用了相同的時鍾周期,以相同的速度同步工作。相對於非同步Cache,性能可提高30%以上。
目前,PC及其伺服器系統的發展趨勢之一是CPU主頻越做越高,系統架構越做越先進,而主存DRAM的結構和存取時間改進較慢。因此,緩存(Cache)技術愈顯重要,在PC系統中Cache越做越大。廣大用戶已把Cache做為評價和選購PC系統的一個重要指標。

❾ 計算機緩存是主板上的一個晶元嗎

從廣義上講,緩存存在於電腦的許多配件上,比如CPU有一級緩存、二級緩存甚至三級緩存,硬碟有緩存,光碟機也有緩存。
所以,它並非主板上的一個晶元。

❿ 電腦晶元一級緩存和二級緩存是什麼意思

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