cpu中的一級緩存是什么
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cpu中的一級緩存介紹
一級緩存都內(nèi)置在CPU內(nèi)部并與CPU同速運(yùn)行，可以有效的提高CPU的運(yùn)行效率。一級緩存越大，CPU的運(yùn)行效率越高，但受到CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)的限制，一級緩存的容量都很小。
CPU緩存(Cache Memory)是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時存儲器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費(fèi)很長時間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時間內(nèi)CPU即將訪問的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)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(nèi)存儲器(緩存+內(nèi)存)就變成了既有緩存的高速度，又有內(nèi)存的大容量的存儲系統(tǒng)了。緩存對CPU的性能影響很大，主要是因?yàn)镃PU的數(shù)據(jù)交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。
分類
一級緩存可以分為一級數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)以及對執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令進(jìn)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(shù)CPU的一級數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)緩存和64KB的一級指令緩存，其一級緩存就以64KB+64KB來表示，其余的CPU的一級緩存表示方法以此類推。
數(shù)據(jù)緩存設(shè)計(jì)
根據(jù)工作原理的不同，目前主流處理器所采用的一級數(shù)據(jù)緩存又可以分為實(shí)數(shù)據(jù)讀寫緩存和數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存2種，它們分別被AMD和Intel所采用。
二級緩存
提到二級緩存容量的差距，還得從兩大CPU巨頭對一級緩存的理解說起。對，沒看錯，就是平常曝光率遠(yuǎn)遜于二級緩存的“一級緩存”!它才是造成上面提到巨大差異的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。
現(xiàn)今的CPU中，Intel對一級緩存的理解是“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”，即是說一級緩存中存儲的其實(shí)只是二級緩存中數(shù)據(jù)和指令的地址，而不是這些數(shù)據(jù)和指令的復(fù)制。二級緩存的容量相當(dāng)程度上影響了IntelCPU的性能。
相比之下，AMD對一級緩存的定位是“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫緩存”，即二級緩存中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)都要在一定的規(guī)則下搬到一級緩存中。
不僅在一級緩存的工作方式上有區(qū)別，而且AMD的CPU在一級緩存的大小上還占有優(yōu)勢，以AMDAthlon64X26000+AM2(盒)為例，兩個內(nèi)核各配備64KB數(shù)據(jù)高速緩存、64KB指令高速緩存。而價(jià)格稍高的IntelCore2DuoE6320(三年盒)，兩個內(nèi)核各配備32KB數(shù)據(jù)高速緩存、32KB指令高速緩存。
當(dāng)然，上面只是Intel的AMD的CPU二級緩存巨大差異的主要原因。事實(shí)上CPU對二級緩存容量的“敏感”與否還受到諸如內(nèi)存控制器，流水線長度、頻率、總線架構(gòu)和指令集等等多方面的影響。在多核CPU中還關(guān)乎各個物理內(nèi)核之間的數(shù)據(jù)交換問題。
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