Intel與AMD二級(jí)緩存的差別

1、In tel與AM二級(jí)緩存的差別！為什么Intel CPU勺二級(jí)緩存總是比AMD勺大? 為什么Intel CPU的二級(jí)緩存總是比AMD勺大上不少？Intel 處理器的二級(jí)緩存是一本書，一級(jí)緩存可以說(shuō)是一個(gè)目錄，我需要 看書的內(nèi)容的時(shí)候需要先看目錄。而 AM處理器的緩存則是一大一小兩個(gè)倉(cāng)庫(kù)， 一級(jí)緩存是小倉(cāng)庫(kù)， 但離我們比較近， 二級(jí)緩存是一個(gè)大倉(cāng)庫(kù)， 離我們稍微遠(yuǎn)點(diǎn)， 當(dāng)存放貨物的時(shí)候不管什么都先放到小倉(cāng)庫(kù)，小倉(cāng)庫(kù)放不下了就往大倉(cāng)庫(kù)里扔。 比如 Intel 的處理器的二級(jí)緩存要存儲(chǔ)： I love Intel 這句話，那么這句話的 所有單詞可能都存儲(chǔ)在二級(jí)緩存中， 而一級(jí)緩存可能只會(huì)存儲(chǔ)一些符

2、號(hào)例如每個(gè) 單詞的開頭代碼：I、L、I，當(dāng)系統(tǒng)需要讀取這段話時(shí)先從一級(jí)緩存中找到這三 個(gè)字母，然后再?gòu)亩?jí)緩存里調(diào)取整句話。AMD勺處理器一級(jí)緩存和二級(jí)緩存是直接存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)，比如AMD三個(gè)字母，可以直接寫在一級(jí)緩存上，如果一級(jí)緩存只夠存儲(chǔ)AM而不夠存儲(chǔ)D,那么D這個(gè)字母就存儲(chǔ)在二級(jí)緩存中。這也是目前AMD處理器一級(jí)緩存較大，二級(jí)緩存 較小，但性能并不弱的一個(gè)原因。緩存:CPU尋找數(shù)據(jù)的“快捷方式”.簡(jiǎn)單的說(shuō)，緩存是數(shù)據(jù)由內(nèi)存通往CPU的橋 梁。它的速度比內(nèi)存快得多， 但是容量也比內(nèi)存小的多。 同時(shí)緩存依據(jù)讀取速度 和容量進(jìn)一步分為一級(jí)和二級(jí)。在CPU需要數(shù)據(jù)的時(shí)候，遵循一級(jí)緩存-二級(jí)緩 存

3、內(nèi)存的順序，從而盡量提高讀取速度。這樣“緩存 +內(nèi)存”的系統(tǒng)就同時(shí)兼 具了速度和容量的優(yōu)點(diǎn)。我們可以打個(gè)比方，假設(shè)CPU是一名“老師”，她現(xiàn)在的任務(wù)就是要盡快在 一幢“教學(xué)樓” （內(nèi)存）中找到眾多“學(xué)生” （數(shù)據(jù)）中的一個(gè)。當(dāng)她可能要找的 “學(xué)生”（數(shù)據(jù)）都提前被安排進(jìn)一間“教室”（一級(jí)緩存）中的時(shí)候，CPU逹 師”找起來(lái)自然就快多了。如果很不幸“教室”（一級(jí)緩存 ）中找不到那名“學(xué)生” （數(shù)據(jù)） ，她會(huì)再去“小禮堂” （二級(jí)緩存 ）中找找看， 都找不到的話， 最后再 去碩大的“教學(xué)樓” （內(nèi)存）中慢慢搜索。AMD 和 Intel ：巨大差異皆因設(shè)計(jì)不同提到二級(jí)緩存容量的差距，還得從兩大CPU

4、巨頭對(duì)一級(jí)緩存的理解說(shuō)起。對(duì), 沒(méi)看錯(cuò)，就是平常曝光率遠(yuǎn)遜于二級(jí)緩存的“一級(jí)緩存” ! 它才是造成上面提到 巨大差異的“罪魁禍?zhǔn)住薄，F(xiàn)今的CPU中，In tel對(duì)一級(jí)緩存的理解是“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”，即 是說(shuō)一級(jí)緩存中存儲(chǔ)的其實(shí)只是二級(jí)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。我們還用上面的比喻形象說(shuō)明一下， Intel 老師在“教室” （一 級(jí)緩存 ） 中并不會(huì)看到任何一名學(xué)生，而只有一張寫著“學(xué)生名字”和“所在座 位號(hào)”的座次表 （數(shù)據(jù)地址）。 Intel 老師會(huì)在拿了座次表之后，去那間“小禮 堂” （二級(jí)緩存 ）中按照“座位號(hào)”尋找那名“學(xué)生” （數(shù)據(jù)）。在這樣的架構(gòu)下

5、， Intel 老師自然需要更大的“禮堂”來(lái)按順序坐下更多地學(xué)生。也就是說(shuō)，二級(jí) 緩存的容量相當(dāng)程度上影響了 Intel CPU 的性能。相比之下，AMD寸一級(jí)緩存的定位是“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫緩存”，即二級(jí)緩存中的 部分?jǐn)?shù)據(jù)都要在一定的規(guī)則下搬到一級(jí)緩存中。對(duì)于前面的比方，AMDg師在 “教室”中總能看到剛剛從“禮堂” （二級(jí)緩存 ） 那邊趕來(lái)的“學(xué)生” （數(shù)據(jù) ）。這 樣子的結(jié)構(gòu)下，AMD老師也就不需要太大的“禮堂”來(lái)坐下更多地“學(xué)生”了。二級(jí)緩存的容量自然對(duì) AMDCPU的整體性能影響小些。相對(duì)的，AMD則總是試圖 把一級(jí)緩存這間“教室”擴(kuò)建的更大些。不僅在一級(jí)緩存的工作方式上有區(qū)別， 而且AMD

6、勺CPU在一級(jí)緩存的大小上 還占有優(yōu)勢(shì)，以 AMD Athlon64 X2 6000+ AM2（ 盒）為例，兩個(gè)內(nèi)核各配備 64KB 數(shù)據(jù)高速緩存、64KB旨令高速緩存。而價(jià)格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 （三 年盒），兩個(gè)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In tel的AMD的 CPUT級(jí)緩存巨大差異的主要原因。 事實(shí)上 CPU對(duì)二級(jí)緩存容量的“敏感”與否還受到諸如內(nèi)存控制器，流水線長(zhǎng)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(gè)物理內(nèi)核之間的 數(shù)據(jù)交換問(wèn)題（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是兩位“老師”能不能查找同一間“禮堂”）。在多

7、核心CPU中，對(duì)二級(jí)緩存的利用效率有高有低。簡(jiǎn)單的說(shuō)，Intel新 代Core架構(gòu)二級(jí)緩存的利用最為優(yōu)秀，AMD勺Athlon X2系列次之，較老的 Pentium D （ Pentium EE）系列最差。越大越好？夠用就好！幾年時(shí)間里，二級(jí)緩存從小小的 64KB一舉增長(zhǎng)到了 8MB整整128倍！越 來(lái)越大的二級(jí)緩存是不是真的換來(lái)了 CPU生能同樣“突飛猛進(jìn)”發(fā)展？還是只 不過(guò)是In tel和AMD聯(lián)手玩的數(shù)字游戲？其實(shí)，二級(jí)緩存容量對(duì)性能的影響是漸漸減弱的， 當(dāng)二級(jí)緩存從沒(méi)有增長(zhǎng)到 128KB時(shí)，帶來(lái)的性能提升可能是直線上升的。但是當(dāng)它從 2MB增長(zhǎng)到4MB的時(shí) 候，可能使用者甚至感覺(jué)不到性

8、能的提升。這是因?yàn)樵诋?dāng)前CPU所處理數(shù)據(jù)的過(guò) 程中，幾乎無(wú)時(shí)不刻需要用到128KB以下的緩存，但是需要用到1MB以上緩存的 時(shí)候很少（2流右）。因此雖然二級(jí)緩存越漲越大，實(shí)際上對(duì)CPU性能的影響卻 是越來(lái)越小的。像文章開頭的兩款 CPU二級(jí)緩存巨大的差異并不會(huì)最終表現(xiàn)在 CPU速度上。因此，完全不必要盲目追求二級(jí)緩存的高容量，夠用就好?？吹竭@里，大家應(yīng)該明白AM丙Intel兩種CPL二級(jí)緩存方面巨大差異的原 因了吧。正是這樣的原因，對(duì)于不同架構(gòu)的 CPU二級(jí)緩存的容量絕對(duì)不是判斷 優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)！如果下次再有 JS 想用二級(jí)緩存的大小忽悠你，理直氣壯的告訴他 真相吧！土老冒：俺知道電腦里最重要的就

9、是處理器， 也就是你們經(jīng)常用洋文表示的 CPU， 它好比是電腦的大腦，負(fù)責(zé)進(jìn)行各方面的運(yùn)算，俺經(jīng)常聽你們說(shuō)，CPU勺二級(jí)緩存很重要，它有1M 512K什么的，你能跟俺解釋一下什么是二級(jí)緩存嗎？Z博士： 土老冒這個(gè)問(wèn)題問(wèn)得不錯(cuò)啊，二級(jí)緩存是考量 CPU性能好壞的一個(gè)重要 標(biāo)準(zhǔn)。不過(guò)談它前要先談?wù)勈裁词?CPUg存。CPU緩存（英文叫Cache Memory是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)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(shí)間內(nèi)CPU即將訪問(wèn)的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。在 CPU中加入緩存是一種高

10、效的解決方案，這樣整個(gè)內(nèi)存儲(chǔ)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(chǔ)系統(tǒng)了。緩存對(duì)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。土老冒：完全不懂你的解釋方法， 你認(rèn)為對(duì)俺這種沒(méi)文化的人， 你這樣說(shuō)有用嗎？ 不請(qǐng)你喝可樂(lè)了！Z博士：,那我就舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子吧，倉(cāng)庫(kù)中臨時(shí)堆放貨物的地方你應(yīng)該知道 吧？貨物從運(yùn)輸車輛上放下時(shí)臨時(shí)堆放在這個(gè)地方， 然后再搬到規(guī)定的位置長(zhǎng)時(shí) 間存放。貨物在這個(gè)臨時(shí)地方存放的時(shí)間很短，可以把它看成是一個(gè)臨時(shí)貨場(chǎng)。土老冒： 這下俺聽懂了， 說(shuō)白了就是一個(gè)臨時(shí)貨物堆放地， 不過(guò)你好像并沒(méi)有提 到我問(wèn)的二級(jí)緩存！Z博士

11、：最初緩存只有一級(jí)，后來(lái)隨著處理器速度提升，一級(jí)緩存就開始不夠用 了，于是就添加了二級(jí)緩存。 二級(jí)緩存比一級(jí)緩存速度要慢， 但容量更大， 不過(guò) 這個(gè)二級(jí)緩存對(duì)不同的處理器也是不同的， 比如現(xiàn)在的Intel處理器和AMD處理 器的二級(jí)緩存工作方式就完全不一樣。土老冒：有什么不一樣？我發(fā)現(xiàn)In tel的處理器二級(jí)緩存都比同檔次的 AM處理 器二級(jí)緩存大，它們的工作方式到底有什么不同？Z博士：在回答這個(gè)問(wèn)題前，先補(bǔ)充一下個(gè)問(wèn)題，一級(jí)緩存的速度比二級(jí)緩存快 很多。目前，AMD勺處理器一級(jí)緩存和二級(jí)緩存是直接存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)，比如AMD三個(gè)字母，可以直接寫在一級(jí)緩存上，如果一級(jí)緩存只夠存儲(chǔ) AM而不夠存儲(chǔ)

12、D, 那么D這個(gè)字母就存儲(chǔ)在二級(jí)緩存中。這也是目前AMD處理器一級(jí)緩存較大，二 級(jí)緩存較小，但性能并不弱的一個(gè)原因。土老冒：那么 Intel 又是怎樣的呢？我發(fā)現(xiàn) Intel 處理器的二級(jí)緩存都很大， 好 像四核的處理器目前已經(jīng)達(dá)到 8M了，而AMD最大的才2MZ博士： In tel自Pen tium 4起就使用數(shù)據(jù)緩存+指令追蹤緩存兩個(gè)部分。傳統(tǒng)指 令緩存暫存的是正在執(zhí)行的指令信息， 而追蹤緩存記錄的則是過(guò)去若干周期指令 執(zhí)行狀況， 相當(dāng)于提供一個(gè)指針功能。 估計(jì)這么解釋你又暈了， 我還是舉個(gè)例子 吧：如果比如 Intel 的處理器的二級(jí)緩存要存儲(chǔ)： I love Intel 這句話，那么 這句話的所有單詞可能都存儲(chǔ)在二級(jí)緩存中， 而一級(jí)緩存可能只會(huì)存儲(chǔ)一些符號(hào) 例如每個(gè)單詞的開頭代碼： I 、L、I ，當(dāng)系統(tǒng)需要讀取這段話時(shí)先從一級(jí)緩存中 找到這三個(gè)字母，然后再?gòu)亩?jí)緩存里調(diào)取整句話。土老冒談?dòng)布?什么是處理器的二級(jí)緩存In tel處理器的緩存