CPU 2級(jí)緩存3m和6m區(qū)別是什么對(duì)運(yùn)行速度有影響嗎

大家都知道緩存對(duì)CPU影響很大，但具體作用在哪知道的人卻少之甚少，本文主要是關(guān)于CPU 2級(jí)緩存3m和6m區(qū)別介紹，并探討了緩存對(duì)CPU運(yùn)行速度的影響。

CPU緩存

CPU緩存（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)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。高速緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫(xiě)速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫(xiě)速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來(lái)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存。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)，就可先緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。

CPU 2級(jí)緩存3m和6m區(qū)別是什么

CPU緩存越高代表的是CPU檔次越高而不是主頻越低，部分高端CPU才使用到3級(jí)緩存。

CPU的緩存一般都是和CPU處理性能相配套的，CPU緩存級(jí)數(shù)越多，容量越多代表的CPU性能越強(qiáng)勁需要使用到的緩存越多。

CPU緩存是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫(xiě)速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫(xiě)速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來(lái)或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存。

一般來(lái)說(shuō)CPU緩存分為三級(jí)緩存，其中一級(jí)緩存出現(xiàn)的最早，由于受限于成本和制造困難逐漸發(fā)展出二級(jí)緩存和三級(jí)緩存，二級(jí)緩存制造難度和困難度比一級(jí)緩存小所以容量相對(duì)更大，三級(jí)緩存難度更小所以容量最大。每一級(jí)緩存中的內(nèi)容都是下一級(jí)緩存中的一部分。此外，三級(jí)緩存不一定所有CPU都有帶，一般只有高端CPU會(huì)附帶。

當(dāng)CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，首先從一級(jí)緩存中查找，如果沒(méi)有找到再?gòu)亩?jí)緩存中查找，如果還是沒(méi)有就從三級(jí)緩存或內(nèi)存中查找。一般來(lái)說(shuō)，每級(jí)緩存的命中率大概都在80%左右，也就是說(shuō)全部數(shù)據(jù)量的80%都可以在一級(jí)緩存中找到，只剩下20%的總數(shù)據(jù)量才需要從二級(jí)緩存、三級(jí)緩存或內(nèi)存中讀取，由此可見(jiàn)一級(jí)緩存是整個(gè)CPU緩存架構(gòu)中最為重要的部分。

另外CPU緩存各級(jí)材質(zhì)有所不同，一級(jí)緩存使用速度最快的SRAM（靜態(tài)RAM），二級(jí)緩存使用速度相對(duì)慢一些的高度動(dòng)態(tài)RAM（DRAM），三級(jí)緩存也使用的是DRAM。由于一級(jí)緩存的制造難度，一般區(qū)分同一核心處理器高低端的是二級(jí)緩存的大小。

緩存對(duì)CPU性能影響

CPU緩存對(duì)于CPU的性能究竟有多大的影響呢？首先，小編先簡(jiǎn)單介紹下CPU緩存，CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的規(guī)模較小的但速度很高的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它通常由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）。不過(guò)限于它的昂貴成本，一般容量比內(nèi)存要小。

SRAM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

緩存的設(shè)計(jì)思路是用少量的速度較快的SRAM作為CPU與DRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)之間的緩沖區(qū)，起初是在芯片的外部，到了80486時(shí)期，這部分SRAM被集成到了芯片內(nèi)，因此又叫片內(nèi)Cache。

片內(nèi)Cache即是今天的一級(jí)緩存，這部分緩存的容量是很少的，486芯片內(nèi)只有8KB，到了奔騰高檔芯片就升級(jí)到了16KB，Power PC可達(dá)32KB。后來(lái)Pentium微處理器改進(jìn)片內(nèi)Cache，采用數(shù)據(jù)和雙通道Cache技術(shù)非常靈活、方便，極大地提高了微處理器的性能。

不過(guò)緩存的容量并不是越大越好，除了SRAM的高成本，CPU芯片的面積限制也是重要因素之一。隨著CPU集成越來(lái)越多的計(jì)算單元，每一代處理器的晶體管數(shù)量都相比上代大幅提升，不過(guò)隨著制造工藝屢遭瓶頸，摩爾定律也頻繁遭到質(zhì)疑，好在3D Tri-Gate技術(shù)暫時(shí)緩解了這方面的困擾，在緩存容量保持不變的情況下，最新的Ivy Bridge比Sandy Bridge多出28%的晶體管，多出來(lái)的這部分晶體管主要是用來(lái)增強(qiáng)核顯性能，那么目前的8MB三級(jí)緩存對(duì)于這些處理器就足夠了么？

本次測(cè)試我們采用Intel酷睿i5-2500K、酷睿i7-2700、酷睿i7-3820和旗艦酷睿i7-3960X進(jìn)行測(cè)試，配套主板分別為華碩P8Z68 DELUXE/GEN3和華碩P9X79 DELUXE。

測(cè)試中，我們分別將處理器的主頻鎖定在3.0GHz、4.0GHz（關(guān)閉HT超線程）、4.0GHz（開(kāi)啟超線程）來(lái)排除其他因素的干擾作用，測(cè)試項(xiàng)目則選擇了Super PI、wPrime、WinRAR、Fritz Chess Benchmark、Cinebench R11.5和3DMark 11。

Super PI是一款專用于檢測(cè)CPU穩(wěn)定性的軟件，軟件通過(guò)計(jì)算圓周率讓CPU高負(fù)荷運(yùn)作，以達(dá)到考驗(yàn)CPU計(jì)算能力與穩(wěn)定性的作用。

● 3.0GHz主頻

● 4.0GHz主頻

在單核性能測(cè)試中，三級(jí)緩存容量并未引起多大變化。

wPrime是一款常見(jiàn)的多線程計(jì)算測(cè)試工具，測(cè)試多核心處理器性能時(shí)比Super Pi更準(zhǔn)確。與SuperPI的單線程運(yùn)算不同的是，wPrime在打開(kāi)一個(gè)軟件界面下，可以支持多個(gè)核心的處理器運(yùn)算，甚至是8核心處理器。

● 3.0GHz主頻

● 4.0GHz主頻

● 4.0GHz主頻開(kāi)啟超線程

在wPrime多線程性能測(cè)試中，三級(jí)緩存容量的差別也沒(méi)造成影響。

首先測(cè)試的項(xiàng)目是最新的3D性能基準(zhǔn)測(cè)試軟件3DMark 11，它是Futuremark最新推出的DX11顯卡性能測(cè)試工具，同時(shí)也兼顧考察CPU處理器的配合能力，尤其是在并行計(jì)算方面。3DMark 11基于原生DX11引擎，全面使用DX11 API的所有新特性，包括曲面細(xì)分、計(jì)算著色器、多線程。3DMark 11繼承并改良了3DMark Vantage的統(tǒng)計(jì)方式，去掉了幾乎沒(méi)什么人用的高端級(jí)(H)。

從測(cè)試成績(jī)來(lái)看，在低主頻下，L3緩存容量對(duì)CPU性能的影響微乎其微，而在超頻至4GHz后，相同核心數(shù)下，15MB三級(jí)緩存的CPU僅比6MB成績(jī)高出4%，這一情況在開(kāi)啟超線程技術(shù)后保持了一致，15MB L3的酷睿i7-3960X比8MB的酷睿i7-2700K也僅高出4%（由于酷睿i5-2500K并不支持超線程，因此這里的數(shù)據(jù)并不做比較，以下同）。

CineBench使用針對(duì)電影電視行業(yè)開(kāi)發(fā)的Cinema 4D特效軟件引擎，可以測(cè)試CPU和顯卡的性能，最新版本R11.5對(duì)于運(yùn)算強(qiáng)度有了進(jìn)一步加強(qiáng)，即便目前最強(qiáng)悍的處理器也很難在這項(xiàng)測(cè)試中取得高分。

測(cè)試成績(jī)顯示，在科學(xué)計(jì)算測(cè)試中，L3緩存容量的差別也未造成多大的差距。

WinRAR是一個(gè)使用用戶非常多的文件壓縮管理共享軟件，針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)，提供了經(jīng)過(guò)高度優(yōu)化后的可選壓縮算法，而且可以支持處理器多線程。

● 3.0GHz主頻

● 4.0GHz主頻

在低主頻下，三級(jí)緩存容量的不同造成了最大19%的性能差別，當(dāng)主頻超至4GHz后，15MB三級(jí)緩存的酷睿i7-3960X比6MB的酷睿i5-2500K成績(jī)高出36%。● 4.0GHz主頻開(kāi)啟超線程

●?總結(jié)

從本次測(cè)試來(lái)看，三級(jí)緩存容量的差別并未引起性能的多大變化，15MB三級(jí)緩存相比6MB的平均提升不足4%，只在高數(shù)據(jù)計(jì)算的WinRAR解壓縮性能測(cè)試中造成了19%的差距，相比之下，CPU在超頻前后的性能差距更為明顯，在針對(duì)多線程優(yōu)化的測(cè)試中，關(guān)閉開(kāi)啟超線程技術(shù)之后的CPU性能差距也更為明顯，因此目前提升CPU性能的最佳辦法還是提高CPU頻率，而對(duì)于三級(jí)緩存，Intel顯然自有打算。■