cpu緩存低有什么缺點
cpu緩存低有什么缺點
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cpu緩存低有什么缺點:
一級緩存是在CPU內(nèi)的,用來存放內(nèi)部指令,2級緩存和CPU封裝在一起,也是用來存放指令數(shù)據(jù)的,三級和四級緩存只在高端的服務(wù)器CPU里有,作用差不多,速度更快,更穩(wěn)定,更有效.
一般來說,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。
并不是緩存越大越好,譬如AMD和INTER就有不同的理論,AMD認為一級緩存越大越好,所以一級比較大,而INTER認為過大會有更長的指令執(zhí)行時間,所以一級很小,二級緩存那兩個公司的理論又反過來了,AMD的小,INTER的大,一般主流的INTERCPU的2級緩存都在2M左右
我們通常用(L1,L2)來稱呼
緩存又叫高速緩沖存儲器其作用在于緩解主存速度慢、跟不上CPU讀寫速度要求的矛盾。它的實現(xiàn)原理,是把CPU最近最可能用到的少量信息(數(shù)據(jù)或指令)從主存復(fù)制到CACHE中,當CPU下次再用這些信息時,它就不必訪問慢速的主存,而直接從快速的CACHE中得到,從而提高了得到這些信息的速度,使CPU有更高的運行效率。
緩存的大小:
一般說來,更大一點的cache容量,對提高命中率是有好處的,由于cache 是用價格很高的靜態(tài)存儲器SRAM器件實現(xiàn)的,而cache容量達到一定大小這后,再增加其容量,對命中率的提高并不明顯,從合理的性能/價格比考慮,cache的容量設(shè)置應(yīng)在一個合理的容量范圍之內(nèi)。
緩存要分一級二級 三級,是為了建立一個層次存儲結(jié)構(gòu),以達到最高性價比。而且多級組織還可以提高cache的命中率,提高執(zhí)行效能。
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運算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾,因為CPU運算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多,這樣會使CPU花費很長時間等待數(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,主要是因為CPU的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)時,首先從緩存中查找,如果找到就立即讀取并送給CPU處理;如果沒有找到,就用相對慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理,同時把這個數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入緩存中,可以使得以后對整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進行,不必再調(diào)用內(nèi)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(shù)CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數(shù)據(jù)90%都在緩存中,只有大約10%需要從內(nèi)存讀取。這大大節(jié)省了CPU直接讀取內(nèi)存的時間,也使CPU讀取數(shù)據(jù)時基本無需等待??偟膩碚f,CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先緩存后內(nèi)存。
目前緩存基本上都是采用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(nèi)部存儲的數(shù)據(jù)。不像DRAM內(nèi)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(nèi)部的數(shù)據(jù)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(nèi)存可以設(shè)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(yōu)點是節(jié)能、速度快、不必配合內(nèi)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,只能少量用于關(guān)鍵性系統(tǒng)以提高效率。
照數(shù)據(jù)讀取順序和與CPU結(jié)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(shù)據(jù)都是下一級緩存的一部分,這三種緩存的技術(shù)難度和制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(shù)據(jù)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(nèi)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(shù)據(jù)量的80%都可以在一級緩存中找到,只剩下20%的總數(shù)據(jù)量才需要從二級緩存、三級緩存或內(nèi)存中讀取,由此可見一級緩存是整個CPU緩存架構(gòu)中最為重要的部分。