什么是CPU缓存？
时间:2018-06-14 作者:xnit 点击: 次

虽然内存看起来速度要比硬盘快得多，但是相对CPU来说仍然是极慢的。

 

在CPU和内存交换数据的时候，CPU内部的缓存才是关键的关键，今天小诺就和亲们分享一下关于CPU缓存的那些事儿。

 

 

首先，什么是CPU缓存？

现在电脑上的存储器，即便是Intel的傲腾内存，也比不上CPU内的缓存速度快。而且，缓存的大小、设计方式，也是CPU重要的性能指标之一。

 

CPU的运行速度是远远大于内存的，通常CPU都是先从cache（高速缓存）拿数据，如果没有找到要的数据才会从慢的内存中找。

 

而这时候就要等很久才拿到想要的数据，会严重拖累CPU工作的速度。

 

什么是三级缓存？

CPU—CPU缓存—内存，大致上工作状态就是这样。但是为了进一步优化数据的“调度”，CPU的缓存也分成几个层级，用于优化数据的吞吐和暂存，提高执行效率。

 

L1 Cache一级缓存

一级缓存是CPU第一层级的高速缓存，主要承担的工作是缓存数据和缓存指令。L1告诉缓存的容量和结构对CPU性能影响很大，但是由于它的结构很复杂，考虑到成本等方面的因素，一般CPU的一级缓存也就能做到256KB左右的水平。

 

L2 Cache二级缓存

二级缓存是CPU的第二层级高速缓存，二级缓存的容量会直接影响CPU性能，原则是越大越好。而且它是跟着核心走的，比如8代酷睿的i7 8700，6个核心每个都拥有256KB的二级缓存，属于各核心独享，这样总数就达到了1.5MB。

 

L3 Cache三级缓存

三级缓存其实原本是服务器级别CPU才有的，后来逐步下放到家用级CPU上。三级缓存的作用是进一步降低内存延迟，同时提升海量数据量计算时的性能，对游戏有直接的影响哦！

 

和一、二级缓存不同的是，三级缓存是核心共享的，而且容量可以做的很大。

 

 

每一级缓存中所储存的全部数据都是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的哦。

 

当CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找。

 

那么一般来说，若每级缓存的命中率大概都在80%左右，也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到，只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取，由此可见一级缓存是整个CPU缓存架构中最为重要的部分。

 

 

那么为什么只有三级缓存呢？

下图这张结构图亲们就很能看得懂，三级缓存差不多占据了两个核心的面积，如果加上四级呢？五级呢？

 

要知道缓存容量都是急速递增的，亲们看图里都看不到L1和L2 Cache哦，如果有四级缓存，单独的缓存面积就比整个现有的CPU大了哦╭(￣m￣*)╮

 

那么可能出现什么问题呢？ 

 

1. 核心面积变大，功耗增大，发热量增大，对散热设备要求高，与未来发展趋势（减负）对着干哦√(─皿─)√

 

2. 对于整体性能的作用，L1 cache最大，L2次之， L3甚至不到L1 cache的十分之一。

 

若是不计成本的话，加到L4还有情可原，加到L5其实已经和系统内存差不多了。