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cpu二级缓存越大越好吗,现在一般都是多大

发布时间:2024-01-04 17:12:10编辑:温柔的背包来源:

很多朋友对cpu二级缓存越大越好吗,现在一般都是多大不是很了解,每日小编刚好整理了这方面的知识,今天就来带大家一探究竟。

cpu二级缓存越大越好吗,现在一般都是多大

当您购买处理器时,您经常会对处理器缓存容量的选择感到不知所措。本文主要介绍CPU缓存,并重点讨论二级缓存的容量,讨论二级缓存容量上限是否存在,二级缓存是否越大越好。

二级缓存CPU缓存是位于CPU和内存之间的临时内存。它的容量比内存小,但交换速度更快。缓存中的数据是内存的一小部分,但这一小部分会在短时间内被CPU访问。当CPU调用大量数据时,可以直接从缓存中调用,无需内存,从而加快读取速度。起初,只有一级缓存,L2缓存似乎可以协调一级缓存和内存之间的速度。

二级缓存比一级缓存更慢更大,主要用于一级缓存和内存之间的临时数据交换。其实Intel和AMD处理器在一级缓存的逻辑结构设计上是不一样的,所以二级缓存对CPU性能的影响也是不一样的。

缓存的工作原理是,当CPU要读取一个数据时,先从缓存中查找,如果找到,就立即读取并发送给CPU处理;如果没有找到,会以相对较慢的速度从内存中读取,并发送给CPU进行处理。同时,这个数据所在的数据块会被转移到缓存中,这样以后就可以从缓存中读取整个数据,而不需要调用内存。

正是这种读取机制,使得CPU读取缓存的命中率非常高(大部分CPU可以达到90%左右),也就是说,CPU下次读取的数据90%都在缓存中,只有10%左右需要从内存中读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使得CPU在读取数据时基本上不需要等待。一般来说,CPU读取数据的顺序是先缓存再内存。最早的CPU缓存是一个整体,容量很低。英特尔从奔腾时代就开始对高速缓存进行分类。

当时集成在CPU核中的缓存还不足以满足CPU的需求,制造工艺的限制也无法大幅提升缓存容量。因此,有一个缓存与CPU集成在同一个电路板或主板上。此时,与CPU内核集成的缓存称为一级缓存,而外部缓存称为二级缓存。一级缓存又分为数据缓存(D-Cache)和指令缓存(I-Cache)。

它们分别用于存储数据和执行这些数据的指令,并且可以同时被CPU访问,减少了因争用缓存而产生的冲突,提高了处理器效率。

cpu二级缓存越大越好?首先把你的观点说清楚,不是越大越好。说到CPU,不得不说CPU缓存。目前CPU缓存已经成为衡量CPU性能的必要指标,那么CPU缓存对CPU性能的影响到底有多大呢?

我们知道,CPU在执行指令的时候,会把执行结果放在一个叫做“寄存器”的组件里。由于“寄存器”集成在CPU中,与ALU一起构成CPU的重要组成部分,寄存器中的指令被CPU快速访问。但寄存器的容量毕竟太小,CPU需要的大量指令和数据还在内存(RAM)中,所以CPU为了完成指令操作,需要频繁地向内存发送和接收指令和数据。

由于内存的处理速度远低于CPU,传统的系统瓶颈就产生在这里。CPU在处理指令时,往往要花大量时间等待内存准备。为了解决这个问题,人们在CPU中集成了一个比内存快得多的“缓存”。这就是最早的“缓存”。

L1缓存是一种与CPU完全同步运行的内存,通常被称为一级缓存。如果CPU需要的数据和指令已经在缓存中,CPU可以直接从一级缓存(L1)中获取数据,无需等待。如果数据不在L1,CPU会从二级缓存(L2)中提取数据,大大提高了系统的工作效率。有趣的谈谈CPU缓存的工作原理

我们可以形象地把CPU的计算单元想象成位于市中心的工厂,把内存想象成位于郊区的大型仓库A。工厂生产所需的原材料每次都需要时间运输到远处的仓库A,到达仓库后还要等待仓库准备材料,浪费了很多时间。这是在CPU频率不变的情况下,CPU与内存的数据交换不同步的现象。

突然有一天,由于资金短缺,A仓库从近郊区“搬”到了远郊区,于是工厂和A仓库之间的原材料和成品运输时间变长,工厂生产所需的原材料供应不足,经常处于闲置状态。也就是说,当CPU频率增加时,CPU与内存交换数据的等待时间会变长,L1缓存也会增加。

解决CPU与内存数据交换不同步的系统瓶颈问题的一个办法是在工厂附近设置一个小仓B(L1缓存)。

平时将生产中最急需和使用的原材料(指令和数据)从A仓库(内存)分配到B仓库(L1缓存),使工厂生产所需的原材料快速分配,减少空转时间。

当仓库B找不到所需的原材料(缓存未命中)时,仍然要在仓库A(内存)进行调配。虽然工厂再次或部分进入空闲运行是不可避免的(CPU等待几个时钟周期),但这样会大大减少等待时间。

温馨提示:缓存有一个“预读”功能,就是你可以通过一定的算法来猜测下一个数据,并提前获取到缓存中。添加L2缓存随着CPU频率的增加,CPU和内存之间的数据交换现象更加明显,可以理解为仓库A(内存)搬出了郊区,搬到了更远的地方。解决这个问题比较好的办法是在城市边缘再设一个仓库C,比仓库B大,也就是我们说的二级缓存。

它的作用是将最急需的物料(指令)从郊区外的A仓库(内存)运送到C仓库,如果工厂在B仓库找不到所需物料,可以在C仓库找到,而不用一路跑到A仓库,节省了大量时间。通常,L2包括L1的所有数据,还有一些附加数据。换句话说,L1和L2、L2与内存是母子关系,所以CPU缓存的出现更有效的解决了CPU闲置等待造成的资源浪费问题。

CPU缓存越大越好?当然CPU缓存越大越好,因为缓存使用的是高速且昂贵的静态RAM(SRAM)。由于每个SRAM存储单元由4-6个晶体管组成,增加缓存会大大增加CPU集成晶体管的数量,也会增加发热量,给设计和制造带来很大难度。所以即使缓存容量很大,但如果因为设计不合理导致缓存延迟,也未必能提高CPU的性能。

提高CPU双极缓存性能的方法有四种:改进微处理器架构、增加处理器内核数量、提高频率、增加二级缓存。就目前的使用环境而言,有时候增加处理器核心的数量并不能带来很好的性能提升,架构更新通常发生在整代产品更新的时候。

因此,主频和二级缓存成为提升性能和拉大产品价格差距的主要手段。自从英特尔改用酷睿2架构以来,L2缓存已经成为衡量处理器性能的重要标尺。从512KB的赛扬420处理器到12MB L2缓存的QX9650处理器,不同处理器系列的核心数量和频率不同,缓存容量也有很大差异,使得不同规格的处理器性能差异明显,也使得不同产品的价格差异很大。

因为处理器和缓存之间的带宽和数据交换速度对处理器的性能影响很大,一般来说,缓存越大性能越好。但是性能优势并不是说缓存翻倍性能就能翻倍,而是处理器内部的数据交换速度略高。另外,处理器的性能不能只从二级缓存来判断,缓存结构设计等因素也影响处理器的性能。

核心架构更依赖缓存,但不代表缓存翻倍处理器性能也能翻倍。

但是对于普通玩家来说最重要的因素还是价格。比如带2MB二级缓存的Intel E5300卖440元,带3MB二级缓存的E7300卖630元。对于这种1MB缓存升级,消费者需要多支付50%的费用。更别说6MB缓存的E8200要近千元,10MB和12MB缓存的四核处理器要2000元左右。但是花了这么多钱,性能真的能同比例提升吗?答案可能会让大多数人大吃一惊。

相同频率下的性能测试(标有*的四核处理器)

首先,我们来看看简单的处理器计算能力。在CPU Mark99软件中,我们将所有处理器设置为相同的频率。从最终的测试结果可以看出,虽然随着二级缓存容量的增加,处理器性能稳步提升,但增幅并不大。唯一的例外是,在相同的频率下,具有512KB L2高速缓存的处理器的得分明显落后于其他处理器。似乎即使在理论性能测试中,512KB也无法胜任。

1MB L2缓存的处理器和6MB甚至12MB的处理器是一个级别的。可以看出,只增加缓存容量带来的性能提升与其价格相比并不划算。

不同的高速缓存,相同频率的测试分数(标有*的四核处理器)

其次,二级缓存对性能的影响可以在游戏测试中凸显出来。二级缓存提升的时候,游戏帧数也在稳步提升,提升率非常明显。其中,性能提升比例最大的发生在512KB到2MB之间,此时性能提升了47.8%。而二级缓存由2MB改为6MB时,性能仅提升了23.2%。虽然后期高端处理器的二级缓存成倍增长,但性能提升的比例越来越小。

可以看出,只有在运行大型3D游戏和多媒体编辑需要高强度操作的情况下,才需要更大的处理器缓存,这对于更倾向于高性能操作的企业用户来说意义重大。但对于现阶段的家用应用来说,无论从性能还是价格来看,2MB缓存配置的处理器产品都是最好的选择。

在应用方面,E5300并不逊色于那些昂贵的大缓存处理器,比如E6700甚至QX9650。在游戏性能方面,E5300保持了同频率低缓存处理器20%~35%的性能领先。在测试中我们可以看到,即使是更大缓存的高端处理器与E5300相比,也很难达到与其价格相符的性能。

我们来看看价格。在满足用户日常应用的基础上,2MB缓存的Intel E5300以440元左右的价格拥有非常强劲的性价比,是目前安装的最佳选择。对于普通的DIY玩家来说,也可以考虑超频来进一步挖掘英特尔E5300处理器的性能,在获得出色系统性能的同时也能体验到更多乐趣。

通过这样的讲解,你是否对处理器缓存与性能和价格的关系有了一定的了解?希望您在选购时能选择到满意的产品。

结论CPU二级缓存的介绍就到这里了。希望这篇文章能帮到你。如有不足之处,请指正。

以上知识分享希望能够帮助到大家!