[技術]酷叡2性能大揭秘之二級緩存篇

　　處理器要想顯著的提昇性能，不外乎四種方法：改進微處理器架構、增加處理器核心數量、提昇頻率和增加二級緩存。而就目前的使用環境來說，有的時候增加處理器核心數量並不能很好的帶來性能提昇，而架構更新一般屬於整代產品更新之際纔能出現。因此在需要沿用數年相同架構的處理器來說，主頻和二級緩存則成為了提昇性能，拉開產品差距的主要手段。

　　我們都知道，處理器在執行指令時，會將執行結果暫時存放在名為『寄存器』的單元中，由於『寄存器』集成在處理器內部，與整數、浮點單元等構成處理器的重要元件，因此『寄存器』中的指令可以很快就被處理器所訪問讀取，但受到處理器內核的大小限制，寄存器的容量不可能做的很大，因此處理器所需要讀取和處理的大量指令和數據還會在內存(RAM)當中，處理器為了完成指令操作，需要頻繁地向內存發送接收指令、數據。但由於內存的處理速度遠低於處理器內部的『寄存器』，所以處理器與系統之間的瓶頸在這裡就產生了，處理器在處理指令時往往花費很多時間在等待內存做准備工作。為了解決這個問題，人們在處理器內集成了一個比內存快許多的『Cache』，這就是最早的『高速緩存』。

　　一級緩存和二級緩存對於處理器的性能影響可謂至關重要，一級緩存與二級緩存一般情況下被稱為高速緩存，處理器在運行時首先從一級緩存讀取數據，然後從二級緩存讀取數據，最後纔會從內存和虛擬內存讀取數據，因此高速緩存的容量和速度直接影響到處理器的工作性能。一級緩存歷來都是內置在處理器內部並於處理器同速運行，可以有效的提高處理器的運行效率。一級緩存越大，處理器的運行效率自然也就越高。但凡事都有利也有弊，正是因為一級緩存是內置在處理器內部，受到工藝和晶體管數量的約束，也就造成了一級緩存的容量不可能做的很大。另外一點還在於一級緩存要增加容量必要會牽扯到對處理器內核方面的改動，相對於增加二級緩存來說難度更大。

　　二級緩存雖然在速度上無法與一級緩存相比，不過依靠容量上的優勢，還是會對處理器運行效率產生很大的影響。從以前的處理器來看，二級緩存大致分為兩種：內部和外部。內部二級緩存是集成在處理器內部，運行速度與處理器頻率相同，現在的酷叡2處理器依舊采用這種方式。外部二級緩存應用最廣的時候是在IntelPII、PIII處理器的Slot1時代，其二級緩存就是集成在處理器外部，以處理器時鍾頻率一半的速度運行，比較來說，集成在處理器外部的二級緩存在執行效率方面較低。

　　一級高速緩存是與處理器完全同步運行的存儲器，也就是我們常說的一級緩存，如果處理器需要的數據和指令已經在高速緩存中了，那麼處理器不必等待，直接就可以從一級緩存中取得數據，如果數據不在一級緩存中，處理器再從二級緩存中提取數據，大大提高了系統的工作效率。但處理器的緩存也不是越大越好。首先是高速緩存的成本問題，高速緩存都是采用速度快、而價格昂貴的靜態RAM(SRAM)，價格成本原高於我們使用的內存成本。此外由於每個SRAM內存單元都是由4~6個晶體管構成，增加緩存會帶來CPU集成晶體管數量的激增，好比目前的QX9650處理器，其自身晶體管數量為8.2億，而其中一半以上的晶體管數量都出自二級緩存，並且隨著一級、二級緩存的增加，發熱量也將隨之增大，會給研發和量產帶來不小的困難。最後一點就是在整個處理器的架構設計上，如果架構設計存在問題，如緩存分配、使用、管理機制任何一個環節出現問題，都會造成緩存使用率不高、無法提昇性能的情況出現。

　　對於緩存的理論介紹我們在網上就可以搜索出大量的信息，所以至此，我們也不再對其進行更多的理論介紹，因為對於廣大用戶來說，實際的使用效果纔是關鍵。理論上的東西再美好也不是用戶們所關注的。下面就讓我們一起來探尋一下不同緩存下，處理器的性能表現。