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解读CPU缓存分L1、L2、L3

发布时间:2019/1/18 10:22:03 访问次数:13611

mbr20150ct

编辑峰值反向电压:150v正向连续电流:20a最大浪涌电流:150a正向电压下降:1.23v最大反向漏泄电流:100ua工作温度范围:-65cto+150c封装/箱体:to-220abstandardpackqty:2000零件号别名:c0

51电子网公益库存:
S1R72V13B04Q
TC58NVG3S0FTAI0
TCDT1102
TDA18275HN/C1
TDA8920CTH
TGS8100
TH58TEG9EDJBA89
STM32L476VGT6
STMAV335TTR
SY100EL33L
SZA2044Z
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SN74AHC00PWR
SN8P2318-24FG
SRC4190IDBR
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S912XDG128F2MAL
S912XEP100BMAG
S9S08DZ96F2MLH

intel官网上产品-处理器界面内对缓存的定义为:“cpu高速缓存是处理器上的一个快速记忆区域。英特尔智能高速缓存(smartcache)是指可让所有内核动态共享最后一级高速缓存的架构。”这里就提及到了最后一级高速缓存的概念,即为cpu缓存中的l3(三级缓存),那么我们继续来解释一下什么叫三级缓存,分别又是指哪三级缓存。


三级缓存(l1、l2、l3)是什么?http://jiahongwei668.51dzw.com

以近代cpu的视角来说,三级缓存(包括l1一级缓存、l2二级缓存、l3三级缓存)都是集成在cpu内的缓存,它们的作用都是作为cpu与主内存之间的高速数据缓冲区,l1最靠近cpu核心;l2其次;l3再次。运行速度方面:l1最快、l2次快、l3最慢;容量大小方面:l1最小、l2较大、l3最大。cpu会先在最快的l1中寻找需要的数据,找不到再去找次快的l2,还找不到再去找l3,l3都没有那就只能去内存找了。l1、l2、l3可以说是各有特点,下面我们就分开来讲一下。

一级缓存(l1 cache)


一级缓存这个名词出现应该是在intel公司pentium处理器时代把缓存开始分类的时候,当时在cpu内部集成的cpu缓存已经不能满足整机的性能需求,而制造工艺上的限制不能在cpu内部大幅提高缓存的数量,所以出现了集成在主板上的缓存,当时人们把cpu内部集成的cpu缓存成为一级缓存,在cpu外部主板上的缓存称为二级缓存。

一级缓存其实还分为一级数据缓存(data cache,d-cache,l1d)和一级指令缓存(instruction cache,i-cache,l1i),分别用于存放数据及执行数据的指令解码,两者可同时被cpu访问,减少了cpu多核心、多线程争用缓存造成的冲突,提高了处理器的效能。一般cpu的l1i和l1d具备相同的容量,例如i7-8700k的l1即为32kb+32kb。

二级缓存(l2 cache)

随着cpu制造工艺的发展,本来处于cpu外部的二级缓存mbr20150ct也可以轻易地集成进cpu内部,这种时候再用缓存是否处于cpu内部来判断一二级缓存已经不再确切。集成进cpu的l2二级缓存运行速率渐渐可以跟上cpu的运行速度了,,其主要作用为当cpu在l1中没读取到所需要的数据时再把数据展示给cpu筛选(cpu未命中l1的情况下继续在l2寻求命中,缓存命中的工作原理我们稍后再讲)。

l2二级缓存比l1一级缓存的容量要更大,但是l2的速率要更慢,为什么呢?首先l2比l1要更远离cpu核心,l1是最靠近cpu核心的缓存,cpu需要读取l2的数据从物理距离上比l1要更远;l2的容量比l1更大,打个简单的比喻,在小盒子里面找东西要比在大房间里面找要方便快捷。这里也可以看出,缓存并非越大越好,越靠近cpu核心的缓存运行速率越快越好,非最后一级缓存的缓存容量自然是够用即可。

l2二级缓存实际上就是l1一级缓存跟主内存之间的缓冲器,在2006年的时间点上,intel和amd当家在售的几款处理器可以看出他们对最后一级缓存不同的见解:intel core duo不同于它的前辈pentium d、ee,采用了双核心共享的2m l2二级缓存,是属于当时最先二级缓存架构,即“smart cache”共享缓存技术,这种技术沿用到以后的intel推出的所有多核心处理器上;而amd athlon 64 x2处理器则是每个cpu核心都具备独立的二级缓存,manchester核心的处理器为每核心512kb、toledo核心为每核心1mb,两个核心之间的缓存的数据同步是通过cpu内置的sri(系统请求接口)控制,这样的数据延迟及占用资源情况都要比intel的pentium d、ee核心要好,但还是比不上core为代表的smart cache缓存共享。

三级缓存(l3 cache)

最初出现l3三级缓存的应该是amd的k6-iii处理器,当时受限于制造工艺,l3只能集成在主板上。然后intel首次出现l3三级缓存的是itanium安腾服务器处理器,接着就是p4ee和至强mp。l3三级缓存的出现其实对cpu性能提升呈一个爬坡曲线——l3从0到2m的情况cpu性能提升非常明显,l3从2m到6m提升可能就只有10%不到了,这是在近代cpu多核共享l3的情况下;当l3集成进cpu正式成为cpu内部缓存后,cpu处理数据时只有5%需要在内存中调用数据,进一步地减少了内存延迟,使系统的响应更为快速。

l3即为l2与主内存之间的缓冲器,主要体现在提升处理器大数据处理方面的性能,对游戏表现方面有较大的帮助。那么也许有人就会问了,是不是选择cpu的时候看准l3买,哪个cpu的l3大就买哪个?非也,只有同架构的情况下这种比较才具有意义,先举个比较久远的例子:intel具备1mb l3的xeon mp处理器仍然不是amd没有l3的皓龙处理器对手,再来个现有的:intel i7-8700k 12mb l3和amd threadripper 1950x 32mb l3相比,自然是32mb比12mb大,但是平均下来也是一个核心2mb l3,性能就见仁见智了。

cpu缓存是怎样帮助cpu工作的呢http://zxsj.51dzw.com



知道了l1、l2、l3的由来,我们再深入地了解一下cpu缓存是怎么帮助cpu提高工作效率的。

数据的局限性,cpu往往需要在短时间内重复多次读取数据,内存的运行频率自然是远远跟不上cpu的处理速度的,怎么办呢?缓存的重要性就凸显出来了,cpu可以避开内存在缓存里读取到想要的数据,称之为命中(hit)。l1的运行速度很快,但是它的数据容量很小,cpu能在l1里命中的概率大概在80%左右——日常使用的情况下;l2、l3的机制也类似如此,这样一来,cpu需要在内存中读取的数据大概为5%-10%,其余数据命中全部可以在l1、l2、l3中做到,大大减少了系统的响应时间,总的来说,所有cpu读取数据的顺序都是先缓存再内存。

l1、l2、l3缓存跟内存速度相差很大,它们构成上的不同导致了其速度的差距,那么cpu缓存和内存分别是怎样构成的呢?

缓存sram与内存dram的mbr20150ct区别

cpu缓存基本由sram(static ram,静态ram)构成,内存的dram其实是sdram(同步动态随机储存器),是dram(dynamic ram,动态)的一种。

dram

dram只含一个晶体管和一个电容器,集成度非常高,可以轻松做出大容量(内存),但是因为靠电容器来储存信息,所以需要不断刷新补充电容器的电荷,充电放电之间的时间差导致了dram比sram的反应要缓慢得多。

sramhttp://hjdz.51dzw.com

sram相比dram的复杂度就高了不止一筹,所以导致sram的集成度很低——前期cpu缓存不能集成进cpu内部也有这个原因。sram的特点就是快,有电就有数据,不需要刷新时间所以凸显其数据传输速度很快,缺点就是占据面积大、成本低。假如一个dram占据一个单位的地方,一个sram就要占据六个单位的地方,差别还是挺大的。



l4四级缓存和edram



i7-4750h

并不是每个cpu都会使用sram作为cpu缓存,ibm的power系列处理器就使用了edram作为cpu缓存;我们再看看intel haswell i7-4750h这个cpu,其主要受关注的地方在于cpu内嵌入了128mb的edram作为显存让核心显卡iris pro 5200使用,在不使用核心显卡的时候,128mb edram将会成为处理器的l4四级缓存。当然了,i7-4750h多了l4之后在处理器性能上也没提高多少,edram缓存的主要作用还是在于给核心显卡当显存上。


缓存这个词想必大家都听过,其实缓存的意义很广泛:电脑整机最大的缓存可以体现为内存条、显卡上的显存就是显卡芯片所需要用到的缓存、硬盘上也有相对应的缓存、cpu有着最快的缓存(l1、l2、l3缓存等),缓存就是数据交换的缓冲区(称作cache)。缓存往往都是ram(断电即掉的非永久储存),它们的作用就是帮助硬件更快地响应。最快缓存——cpu缓存的事。



cpu缓存是什么?

cpu缓存的定义为cpu与内存之间的临时数据交换器,它的出现是为了解决cpu运行处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾——缓存的速度比内存的速度快多了。cpu缓存一般直接跟cpu芯片集成或位于主板总线互连的独立芯片上。(现阶段的cpu缓存一般直接集成在cpu上)cpu往往需要重复处理相同的数据、重复执行相同的指令,如果这部分数据、指令cpu能在cpu缓存中找到,cpu就不需要从内存或硬盘中再读取数据、指令,从而减少了整机的响应时间。


cpu缓存速度和内存速度差多少?http://zxwdz.51dzw.com

我们来简单地打个比方:如果cpu在l1一级缓存中找到所需要的资料要用的时间为3个周期左右,那么在l2二级缓存找到资料的时间就要10个周期左右,l3三级缓存所需时间为50个周期左右;如果要到内存上去找呢,那就慢多了,可能需要几百个周期的时间。文章出自:超能课堂: 作者:谭智耀


mbr20150ct

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三级缓存(l1、l2、l3)是什么?http://jiahongwei668.51dzw.com

以近代cpu的视角来说,三级缓存(包括l1一级缓存、l2二级缓存、l3三级缓存)都是集成在cpu内的缓存,它们的作用都是作为cpu与主内存之间的高速数据缓冲区,l1最靠近cpu核心;l2其次;l3再次。运行速度方面:l1最快、l2次快、l3最慢;容量大小方面:l1最小、l2较大、l3最大。cpu会先在最快的l1中寻找需要的数据,找不到再去找次快的l2,还找不到再去找l3,l3都没有那就只能去内存找了。l1、l2、l3可以说是各有特点,下面我们就分开来讲一下。

一级缓存(l1 cache)


一级缓存这个名词出现应该是在intel公司pentium处理器时代把缓存开始分类的时候,当时在cpu内部集成的cpu缓存已经不能满足整机的性能需求,而制造工艺上的限制不能在cpu内部大幅提高缓存的数量,所以出现了集成在主板上的缓存,当时人们把cpu内部集成的cpu缓存成为一级缓存,在cpu外部主板上的缓存称为二级缓存。

一级缓存其实还分为一级数据缓存(data cache,d-cache,l1d)和一级指令缓存(instruction cache,i-cache,l1i),分别用于存放数据及执行数据的指令解码,两者可同时被cpu访问,减少了cpu多核心、多线程争用缓存造成的冲突,提高了处理器的效能。一般cpu的l1i和l1d具备相同的容量,例如i7-8700k的l1即为32kb+32kb。

二级缓存(l2 cache)

随着cpu制造工艺的发展,本来处于cpu外部的二级缓存mbr20150ct也可以轻易地集成进cpu内部,这种时候再用缓存是否处于cpu内部来判断一二级缓存已经不再确切。集成进cpu的l2二级缓存运行速率渐渐可以跟上cpu的运行速度了,,其主要作用为当cpu在l1中没读取到所需要的数据时再把数据展示给cpu筛选(cpu未命中l1的情况下继续在l2寻求命中,缓存命中的工作原理我们稍后再讲)。

l2二级缓存比l1一级缓存的容量要更大,但是l2的速率要更慢,为什么呢?首先l2比l1要更远离cpu核心,l1是最靠近cpu核心的缓存,cpu需要读取l2的数据从物理距离上比l1要更远;l2的容量比l1更大,打个简单的比喻,在小盒子里面找东西要比在大房间里面找要方便快捷。这里也可以看出,缓存并非越大越好,越靠近cpu核心的缓存运行速率越快越好,非最后一级缓存的缓存容量自然是够用即可。

l2二级缓存实际上就是l1一级缓存跟主内存之间的缓冲器,在2006年的时间点上,intel和amd当家在售的几款处理器可以看出他们对最后一级缓存不同的见解:intel core duo不同于它的前辈pentium d、ee,采用了双核心共享的2m l2二级缓存,是属于当时最先二级缓存架构,即“smart cache”共享缓存技术,这种技术沿用到以后的intel推出的所有多核心处理器上;而amd athlon 64 x2处理器则是每个cpu核心都具备独立的二级缓存,manchester核心的处理器为每核心512kb、toledo核心为每核心1mb,两个核心之间的缓存的数据同步是通过cpu内置的sri(系统请求接口)控制,这样的数据延迟及占用资源情况都要比intel的pentium d、ee核心要好,但还是比不上core为代表的smart cache缓存共享。

三级缓存(l3 cache)

最初出现l3三级缓存的应该是amd的k6-iii处理器,当时受限于制造工艺,l3只能集成在主板上。然后intel首次出现l3三级缓存的是itanium安腾服务器处理器,接着就是p4ee和至强mp。l3三级缓存的出现其实对cpu性能提升呈一个爬坡曲线——l3从0到2m的情况cpu性能提升非常明显,l3从2m到6m提升可能就只有10%不到了,这是在近代cpu多核共享l3的情况下;当l3集成进cpu正式成为cpu内部缓存后,cpu处理数据时只有5%需要在内存中调用数据,进一步地减少了内存延迟,使系统的响应更为快速。

l3即为l2与主内存之间的缓冲器,主要体现在提升处理器大数据处理方面的性能,对游戏表现方面有较大的帮助。那么也许有人就会问了,是不是选择cpu的时候看准l3买,哪个cpu的l3大就买哪个?非也,只有同架构的情况下这种比较才具有意义,先举个比较久远的例子:intel具备1mb l3的xeon mp处理器仍然不是amd没有l3的皓龙处理器对手,再来个现有的:intel i7-8700k 12mb l3和amd threadripper 1950x 32mb l3相比,自然是32mb比12mb大,但是平均下来也是一个核心2mb l3,性能就见仁见智了。

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知道了l1、l2、l3的由来,我们再深入地了解一下cpu缓存是怎么帮助cpu提高工作效率的。

数据的局限性,cpu往往需要在短时间内重复多次读取数据,内存的运行频率自然是远远跟不上cpu的处理速度的,怎么办呢?缓存的重要性就凸显出来了,cpu可以避开内存在缓存里读取到想要的数据,称之为命中(hit)。l1的运行速度很快,但是它的数据容量很小,cpu能在l1里命中的概率大概在80%左右——日常使用的情况下;l2、l3的机制也类似如此,这样一来,cpu需要在内存中读取的数据大概为5%-10%,其余数据命中全部可以在l1、l2、l3中做到,大大减少了系统的响应时间,总的来说,所有cpu读取数据的顺序都是先缓存再内存。

l1、l2、l3缓存跟内存速度相差很大,它们构成上的不同导致了其速度的差距,那么cpu缓存和内存分别是怎样构成的呢?

缓存sram与内存dram的mbr20150ct区别

cpu缓存基本由sram(static ram,静态ram)构成,内存的dram其实是sdram(同步动态随机储存器),是dram(dynamic ram,动态)的一种。

dram

dram只含一个晶体管和一个电容器,集成度非常高,可以轻松做出大容量(内存),但是因为靠电容器来储存信息,所以需要不断刷新补充电容器的电荷,充电放电之间的时间差导致了dram比sram的反应要缓慢得多。

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l4四级缓存和edram



i7-4750h

并不是每个cpu都会使用sram作为cpu缓存,ibm的power系列处理器就使用了edram作为cpu缓存;我们再看看intel haswell i7-4750h这个cpu,其主要受关注的地方在于cpu内嵌入了128mb的edram作为显存让核心显卡iris pro 5200使用,在不使用核心显卡的时候,128mb edram将会成为处理器的l4四级缓存。当然了,i7-4750h多了l4之后在处理器性能上也没提高多少,edram缓存的主要作用还是在于给核心显卡当显存上。


缓存这个词想必大家都听过,其实缓存的意义很广泛:电脑整机最大的缓存可以体现为内存条、显卡上的显存就是显卡芯片所需要用到的缓存、硬盘上也有相对应的缓存、cpu有着最快的缓存(l1、l2、l3缓存等),缓存就是数据交换的缓冲区(称作cache)。缓存往往都是ram(断电即掉的非永久储存),它们的作用就是帮助硬件更快地响应。最快缓存——cpu缓存的事。



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cpu缓存的定义为cpu与内存之间的临时数据交换器,它的出现是为了解决cpu运行处理速度与内存读写速度不匹配的矛盾——缓存的速度比内存的速度快多了。cpu缓存一般直接跟cpu芯片集成或位于主板总线互连的独立芯片上。(现阶段的cpu缓存一般直接集成在cpu上)cpu往往需要重复处理相同的数据、重复执行相同的指令,如果这部分数据、指令cpu能在cpu缓存中找到,cpu就不需要从内存或硬盘中再读取数据、指令,从而减少了整机的响应时间。


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