大家都知道缓存对cpu影响很大,但具体作用在哪知道的人却少之甚少,本文主要是关于cpu 2级缓存3m和6m区别介绍,并探讨了缓存对cpu运行速度的影响。
cpu缓存
cpu缓存(cache memory)是位于cpu与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。高速缓存的出现主要是为了解决cpu运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为cpu运算速度要比内存读写速度快很多,这样会使cpu花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短时间内cpu即将访问的,当cpu调用大量数据时,就可先缓存中调用,从而加快读取速度。
cpu 2级缓存3m和6m区别是什么
cpu缓存越高代表的是cpu档次越高而不是主频越低,部分高端cpu才使用到3级缓存。
cpu的缓存一般都是和cpu处理性能相配套的,cpu缓存级数越多,容量越多代表的cpu性能越强劲需要使用到的缓存越多。
cpu缓存是位于cpu与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。缓存的出现主要是为了解决cpu运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为cpu运算速度要比内存读写速度快很多,这样会使cpu花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。
一般来说cpu缓存分为三级缓存,其中一级缓存出现的最早,由于受限于成本和制造困难逐渐发展出二级缓存和三级缓存,二级缓存制造难度和困难度比一级缓存小所以容量相对更大,三级缓存难度更小所以容量最大。每一级缓存中的内容都是下一级缓存中的一部分。此外,三级缓存不一定所有cpu都有带,一般只有高端cpu会附带。
当cpu要读取一个数据时,首先从一级缓存中查找,如果没有找到再从二级缓存中查找,如果还是没有就从三级缓存或内存中查找。一般来说,每级缓存的命中率大概都在80%左右,也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到,只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取,由此可见一级缓存是整个cpu缓存架构中最为重要的部分。
另外cpu缓存各级材质有所不同,一级缓存使用速度最快的sram(静态ram),二级缓存使用速度相对慢一些的高度动态ram(dram),三级缓存也使用的是dram。由于一级缓存的制造难度,一般区分同一核心处理器高低端的是二级缓存的大小。
缓存对cpu性能影响
cpu缓存对于cpu的性能究竟有多大的影响呢?首先,小编先简单介绍下cpu缓存,cpu缓存(cache memory)是位于cpu与内存之间的规模较小的但速度很高的临时存储器,它通常由sram(静态随机存储器)组成。用来存放那些被cpu频繁使用的数据,以便使cpu不必依赖于速度较慢的dram(动态随机存储器)。不过限于它的昂贵成本,一般容量比内存要小。
sram结构简图
缓存的设计思路是用少量的速度较快的sram作为cpu与dram存储系统之间的缓冲区,起初是在芯片的外部,到了80486时期,这部分sram被集成到了芯片内,因此又叫片内cache。
片内cache即是今天的一级缓存,这部分缓存的容量是很少的,486芯片内只有8kb,到了奔腾高档芯片就升级到了16kb,power pc可达32kb。后来pentium微处理器改进片内cache,采用数据和双通道cache技术非常灵活、方便,极大地提高了微处理器的性能。
不过缓存的容量并不是越大越好,除了sram的高成本,cpu芯片的面积限制也是重要因素之一。随着cpu集成越来越多的计算单元,每一代处理器的晶体管数量都相比上代大幅提升,不过随着制造工艺屡遭瓶颈,摩尔定律也频繁遭到质疑,好在3d tri-gate技术暂时缓解了这方面的困扰,在缓存容量保持不变的情况下,最新的ivy bridge比sandy bridge多出28%的晶体管,多出来的这部分晶体管主要是用来增强核显性能,那么目前的8mb三级缓存对于这些处理器就足够了么?
本次测试我们采用intel酷睿i5-2500k、酷睿i7-2700、酷睿i7-3820和旗舰酷睿i7-3960x进行测试,配套主板分别为华硕p8z68 deluxe/gen3和华硕p9x79 deluxe。
测试中,我们分别将处理器的主频锁定在3.0ghz、4.0ghz(关闭ht超线程)、4.0ghz(开启超线程)来排除其他因素的干扰作用,测试项目则选择了super pi、wprime、winrar、fritz chess benchmark、cinebench r11.5和3dmark 11。
super pi是一款专用于检测cpu稳定性的软件,软件通过计算圆周率让cpu高负荷运作,以达到考验cpu计算能力与稳定性的作用。
● 3.0ghz主频
● 4.0ghz主频
在单核性能测试中,三级缓存容量并未引起多大变化。
wprime是一款常见的多线程计算测试工具,测试多核心处理器性能时比super pi更准确。与superpi的单线程运算不同的是,wprime在打开一个软件界面下,可以支持多个核心的处理器运算,甚至是8核心处理器。
● 3.0ghz主频
● 4.0ghz主频
● 4.0ghz主频 开启超线程
在wprime多线程性能测试中,三级缓存容量的差别也没造成影响。
首先测试的项目是最新的3d性能基准测试软件3dmark 11,它是futuremark最新推出的dx11显卡性能测试工具,同时也兼顾考察cpu处理器的配合能力,尤其是在并行计算方面。3dmark 11基于原生dx11引擎,全面使用dx11 api的所有新特性,包括曲面细分、计算着色器、多线程。3dmark 11继承并改良了3dmark vantage的统计方式,去掉了几乎没什么人用的高端级(h)。
从测试成绩来看,在低主频下,l3缓存容量对cpu性能的影响微乎其微,而在超频至4ghz后,相同核心数下,15mb三级缓存的cpu仅比6mb成绩高出4%,这一情况在开启超线程技术后保持了一致,15mb l3的酷睿i7-3960x比8mb的酷睿i7-2700k也仅高出4%(由于酷睿i5-2500k并不支持超线程,因此这里的数据并不做比较,以下同)。
cinebench使用针对电影电视行业开发的cinema 4d特效软件引擎,可以测试cpu和显卡的性能,最新版本r11.5对于运算强度有了进一步加强,即便目前最强悍的处理器也很难在这项测试中取得高分。
测试成绩显示,在科学计算测试中,l3缓存容量的差别也未造成多大的差距。
winrar是一个使用用户非常多的文件压缩管理共享软件,针对多媒体数据,提供了经过高度优化后的可选压缩算法,而且可以支持处理器多线程。
● 3.0ghz主频
● 4.0ghz主频
在低主频下,三级缓存容量的不同造成了最大19%的性能差别,当主频超至4ghz后,15mb三级缓存的酷睿i7-3960x比6mb的酷睿i5-2500k成绩高出36%。● 4.0ghz主频 开启超线程
●总结
从本次测试来看,三级缓存容量的差别并未引起性能的多大变化,15mb三级缓存相比6mb的平均提升不足4%,只在高数据计算的winrar解压缩性能测试中造成了19%的差距,相比之下,cpu在超频前后的性能差距更为明显,在针对多线程优化的测试中,关闭开启超线程技术之后的cpu性能差距也更为明显,因此目前提升cpu性能的最佳办法还是提高cpu频率,而对于三级缓存,intel显然自有打算。■
结语
关于cpu缓存的就介绍到这了,希望通过本文能让你对cpu缓存有更全面的认识,如有不足之处欢迎指正。
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