大家好,小楊來(lái)為大家解答以上問(wèn)題,二級(jí)緩存是什么很多人還不知道,現(xiàn)在讓我們一起來(lái)看看吧!
CPU緩存(Cache Memory)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(kāi)內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用,從而加快讀取速度。最初緩存只有一級(jí),二級(jí)緩存(L2 CACHE)出現(xiàn)是為了協(xié)調(diào)一級(jí)緩存與內(nèi)存之間的速度。二級(jí)緩存比一級(jí)緩存速度更慢,容量更大,主要就是做一級(jí)緩存和內(nèi)存之間數(shù)據(jù)臨時(shí)交換的地方用。實(shí)際上,現(xiàn)在Intel和AMD處理器在一級(jí)緩存的邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有所不同,所以二級(jí)緩存對(duì)CPU性能的影響也不盡相同。
工作原理
緩存的工作原理是當(dāng)CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí),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(méi)有找到,就用相對(duì)慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理,同時(shí)把這個(gè)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(duì)整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進(jìn)行,不必再調(diào)用內(nèi)存。
緩存的利用率
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(méi)有CPU所需的數(shù)據(jù)時(shí)(這時(shí)稱為未命中),CPU才訪問(wèn)內(nèi)存。從理論上講,在一顆擁有二級(jí)緩存的CPU中,讀取一級(jí)緩存的命中率為80%。也就是說(shuō)CPU一級(jí)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(jí)緩存中讀取。由于不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)將要執(zhí)行的數(shù)據(jù),讀取二級(jí)緩存的命中率也在80%左右(從二級(jí)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(gè)相當(dāng)小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會(huì)帶有三級(jí)緩存,它是為讀取二級(jí)緩存后未命中的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的—種緩存,在擁有三級(jí)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(jìn)一步提高了CPU的效率。
為了保證CPU訪問(wèn)時(shí)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(shí)間內(nèi)最少被訪問(wèn)過(guò)的行淘汰出局。因此需要為每行設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器,LRU算法是把命中行的計(jì)數(shù)器清零,其他各行計(jì)數(shù)器加1。當(dāng)需要替換時(shí)淘汰行計(jì)數(shù)器計(jì)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(jì)數(shù)器清零過(guò)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。
處理器緩存
所謂處理器緩存,通常指的是二級(jí)高速緩存,或外部高速緩存。即高速緩沖存儲(chǔ)器,是位于CPU和主存儲(chǔ)器DRAM(Dynamic RAM)之間的規(guī)模較小的但速度很高的存儲(chǔ)器,通常由SRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)組成。用來(lái)存放那些被CPU頻繁使用的數(shù)據(jù),以便使CPU不必依賴于速度較慢的DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器)。L2高速緩存一直都屬于速度極快而價(jià)格也相當(dāng)昂貴的一類內(nèi)存,稱為SRAM(靜態(tài)RAM),SRAM(Static RAM)是靜態(tài)存儲(chǔ)器的英文縮寫。由于SRAM采用了與制作CPU相同的半導(dǎo)體工藝,因此與動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器DRAM比較,SRAM的存取速度快,但體積較大,價(jià)格很高。
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