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CPU緩存（Cache Memory）位于CPU與內(nèi)存之間的臨時存儲器，它的容量比內(nèi)存小但交換速度快。

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(dāng)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。

總的來說，CPU讀取數(shù)據(jù)的順序是先緩存后內(nèi)存。

　　最早先的CPU緩存是個整體的，而且容量很低，英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。

當(dāng)時集成在CPU內(nèi)核中的緩存已不足以滿足CPU的需求，而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。

因此出現(xiàn)了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存，此時就把 CPU內(nèi)核集成的緩存稱為一級緩存，而外部的稱為二級緩存。

一級緩存中還分數(shù)據(jù)緩存（Data Cache，D-Cache）和指令緩存（Instruction Cache，I-Cache）。

二者分別用來存放數(shù)據(jù)和執(zhí)行這些數(shù)據(jù)的指令，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。

英特爾公司在推出Pentium 4處理器時，用新增的一種一級追蹤緩存替代指令緩存，容量為12KμOps，表示能存儲12K條微指令。

　　隨著CPU制造工藝的發(fā)展，二級緩存也能輕易的集成在CPU內(nèi)核中，容量也在逐年提升。

現(xiàn)在再用集成在CPU內(nèi)部與否來定義一、二級緩存，已不確切。

而且隨著二級緩存被集成入CPU內(nèi)核中，以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變，此時其以相同于主頻的速度工作，可以為CPU提供更高的傳輸速度。

　　二級緩存是CPU性能表現(xiàn)的關(guān)鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。

而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異，由此可見二級緩存對于CPU的重要性。

　　CPU在緩存中找到有用的數(shù)據(jù)被稱為命中，當(dāng)緩存中沒有CPU所需的數(shù)據(jù)時（這時稱為未命中），CPU才訪問內(nèi)存。

從理論上講，在一顆擁有二級緩存的CPU中，讀取一級緩存的命中率為80%。

也就是說CPU一級緩存中找到的有用數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的80%，剩下的20%從二級緩存中讀取。

由于不能準(zhǔn)確預(yù)測將要執(zhí)行的數(shù)據(jù)，讀取二級緩存的命中率也在80%左右（從二級緩存讀到有用的數(shù)據(jù)占總數(shù)據(jù)的16%）。

那么還有的數(shù)據(jù)就不得不從內(nèi)存調(diào)用，但這已經(jīng)是一個相當(dāng)小的比例了。

目前的較高端的CPU中，還會帶有三級緩存，它是為讀取二級緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計的—種緩存，在擁有三級緩存的CPU中，只有約5%的數(shù)據(jù)需要從內(nèi)存中調(diào)用，這進一步提高了CPU的效率。

　　為了保證CPU訪問時有較高的命中率，緩存中的內(nèi)容應(yīng)該按一定的算法替換。

一種較常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是將最近一段時間內(nèi)最少被訪問過的行淘汰出局。

因此需要為每行設(shè)置一個計數(shù)器，LRU算法是把命中行的計數(shù)器清零，其他各行計數(shù)器加1。

當(dāng)需要替換時淘汰行計數(shù)器計數(shù)值最大的數(shù)據(jù)行出局。

這是一種高效、科學(xué)的算法，其計數(shù)器清零過程可以把一些頻繁調(diào)用后再不需要的數(shù)據(jù)淘汰出緩存，提高緩存的利用率。

　　CPU產(chǎn)品中，一級緩存的容量基本在4KB到64KB之間，二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。

一級緩存容量各產(chǎn)品之間相差不大，而二級緩存容量則是提高CPU性能的關(guān)鍵。

二級緩存容量的提升是由CPU制造工藝所決定的，容量增大必然導(dǎo)致CPU內(nèi)部晶體管數(shù)的增加，要在有限的CPU面積上集成更大的緩存，對制造工藝的要求也就越高
　　CPU的二級緩存一般情況下你感覺不是很明顯。

但是它的作用卻不可忽視。

它是暫存CPU運算時的數(shù)據(jù)的。

硬盤的緩存主要在讀/寫的時候很突出。

是CPU的二級緩存是在運行時候突出出來的，兩者相比不是很明顯。

　　你認為如果大于521K的和1M的都一樣的話。

英特爾恭喜為什么還推出1M的呢？他為什么不把1M的緩存分成兩個512K的放在兩個CPU上從而降低成本呢？你用兩臺同樣配置的電腦放上兩個不同的CPU。

一個放P42.8E（1M二級緩存）。

另一個放P42.8C（521K）的。

然后同時運行1G左右視頻轉(zhuǎn)換！你會發(fā)現(xiàn)2.8E的要比2.8C的快1/5左右。

本文到此結(jié)束，希望對大家有所幫助。

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