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CPU主要技术指标:高速缓存

2017-10-31 14:40 来源:网络 作者:网络

高速缓存是一种速度比内存更快的存储设备,其功能是减少CPIJ因等待低速设备所导致的延迟,进而改善系统性能。它一般集成于CPU芯片内部,用于暂时存储CPU运算时的部分指令和数据。高速缓存分为L1 Cache(一级高速缓存)、L2 Cache(二级高速缓存)和L3 Cache(三级高速缓存)。

高速缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从高速缓存中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到,就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入高速缓存中,可以使得以后对整块数据的读取都从高速缓存中进行,不必再调用内存。正是这样的读取机制使CP[J读取高速缓存的命中率非常高(大多数CPU可达 90%左右),也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在高速缓存中,只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使CPU读取数据时基本无需等待。

最早先的CPU高速缓存是一个整体,而且容量很低,Intel公司从Pentium时代开始把高速缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的高速缓存已不满足CPU的需求,而制造工艺上的限制又不能大幅度提高高速缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的高速缓存,此时就把CPU内核集成的高速缓存称为一级高速缓存,而外部的称为二级高速缓存。二级高速缓存的容量和工作速度对提高计算机速度起关键作用。从理论上讲,在一颗拥有二级高速缓存的CPU中,读取一级高速缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级高速缓存中找到的有用数据占数据总量的800%,剩下的20%从二级高速缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据,读取二级高速缓存的命中率也在80%左右(从二级高速缓存读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用,但这已经是一个相当小的比例了。目前较高端的CPU中,还会带有三级高速缓存,它是为读取二级高速缓存后未命中的数据设计的—种高速缓存,在拥有三级高速缓存的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。


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