三级缓存

    Cache(三级缓存),分为两种,早期的是外置,以后的升级产品都是内置的。而它的实际作用即是,L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效,故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

  其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上,当时的L3缓存受限于制造工艺,并没有被集成进芯片内部,而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器,和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。

  但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要,比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手,由此可见前端总线的增加,要比缓存增加带来更有效的性能提升。

  而三级缓存对性能影响时高时低。在游戏方面,提升三级缓存的容量对游戏的性能影响很大,虽然对一般家用机没有什么用,但是如果是网吧机或者是发烧机提升三级缓存的容量还是会有显著的性能提升的。虽然三级缓存也能为PC带来显著的性能提升,但毕竟三级缓存是作用于服务器的,对PC来说,三级缓存还是只能做个辅助作用,在其他参数相同的情况下,三级缓存容量越大,则性能更好,如果其他参数不相同的话,这时三级缓存的作用就不明显了。

  不管三级缓存的作用大不大,它也是为电脑发展作出贡献的参数之一。

  AMD关于三级缓存的态度

  第一,三级缓存容量在服务器领域的作用更明显,不过如果服务器和桌面处理器采用不同的架构,必然会提高生产难度和成本,故而带到了桌面上;

  第二,在桌面上,三级缓存从2MB增加到6MB可以带来大约5%的性能提升,实际测试也证明了这一点;

  第三,从前边的数据看出,三级缓存增加了两倍,但得益于生产工艺的改进,核心面积反而更小了,成本也更低。

  熟悉Intel Nehalem Core i7(酷睿i7)处理器的人一定想到了,Intel也使用了同样的大容量共享三级缓存设计,且容量多达8MB,也占据了整个核心面积的三分之一左右,不同之处在于Core i7每核心一级缓存和二级缓存只有64KB和256KB,都比Phenom/Phenom II少一半。

  有趣的是,同样基于45nm工艺的Core i7集成了7.31亿个晶体管,比Phenom II略少,但核心面积却稍大一些,为263平方毫米。

  从成本的角度来算一笔帐,通过Phenom II X4的芯片结构示意图可以看出,三级缓存所占芯片面积比两颗核心以及L1L2加起来还要多,如此一来即便是屏蔽了一颗核心的Phenom II X3,其成本也并不低,这对于主打性价比路线的AMD来说,利润损失会比较大。

  于是,AMD在发布Phenom II X4、X3处理器之后,也在积极准备定位主流中低端的产品,用以取代征战多年的Athlon 64 X2系列。由于L3成本较高,因此AMD把Phenom II X4的三级缓存彻底删去(注意不是屏蔽),Athlon X4会很快与大家见面。

  如此一来,人们就可以通过对比评测,轻松了解到AMD的Phenom II架构处理器中,6M L3对性能的贡献有多大,也能提前了解拥有完整L3但却少一颗核心的Phenom II X3强呢,还是没有L3的但却有四颗核心的Athlon X4强?相信很多朋友都会挺感兴趣的。

  AMD已上市的Phenom II 920(6M L3)和Phenom 9850(2M L3),还有一颗神秘的没有L3的Athlon X4工程样品,让他们都工作在200*14=2.8GHz频率下,这样就能直观的对比6M/2M/0M三级缓存所造成的性能差异。

  另外还加入了刚刚发布的Phenom II X3 720处理器,它拥有完整的6M三级缓存,但少一颗核心,这样可以反映出多一颗核心的贡献大还是6M L3的贡献更大?测试结果表明,从CPU架构上看,缓存对性能的影响很大,但Athlon X4的表现,尤其是在大量运算过程中,力压上代拥有完整3级缓存的9850,内存带宽的优势不言而喻。

  Intel(16MB三级缓存)6核处理器

  首先推向市场的是高端桌面PC处理器品牌酷睿i7和针对高能效服务器市场的Nehalem-EP,预计2009年第四季度即可上市。随后,新架构产品会陆续推出,包括针对可扩展服务器市场的Nehalem-EX,桌面市场的Havendale和Lynnfield,移动市场的Auburndale和Clarksfield,预计都在2009年下半年登场。

  下一代Core微架构(Nehalem)处理器均从4核起跳,但同时采用了Hyper-Threading技术,可同时处理8个线程。Core i7支持Turbo Mode和Power Gates技术,在不需要多线程运算时,可令闲置核心完全关闭。各个核心可以工作在不同的电压/频率下,单独提高某一核心频率的Turbo Mode模式可显著提升单线程应用性能。

  Intel还同时发布了首款6核心处理器,针对多路服务器市场的“Dunnington”Xeon X7460,内建16MB L3缓存,在2008年9月上市,是Intel在转向Nehalem微架构之前的最后一颗45nm酷睿2微架构处理器。采用该处理器的服务器机型已经打破了多项世界纪录,包括8路48核的IBM System x3950 M2服务器在TPC Benchmark C数据库测试中首次突破100万tpmC,4路系统惠普Proliant DL580 G5打破TPC-C纪录,戴尔PowerEdge R900打破TPC-E纪录,Sun Fire X4450打破SPECjbb 2005纪录,富士通西门子PRIMERGY RX600 S4打破SPECint_rate2006纪录。

  一级二级三级缓存谁比较重要

  一级最重要,但是现在CPU的一级缓存几乎都一样,所以忽略。

  二级缓存的话对于Intel的CPU是很重要的,Intel的CPU的二级缓存越大性能提升非常明显,而AMD的CPU虽然二级缓存也很重要,但是二级缓存大小对AMD的CPU的性能提升不是很明显。

  三级缓存其实只是做了个辅助的作用,除了服务器,其实对大多数家庭机没什么用的,内存还是很重要的,但如果运行大型程序或游戏来说三级缓存就显得重要了,目前新型CPU已经有三级缓存了。

  所以说现在衡量CPU性能除了频率外就是二级缓存的大小了。 从理论上讲,二级缓存越大处理器的性能越好,但这并不是说二级缓存容量加倍就能够处理器带来成倍的性能增长。2006年,CPU处理的绝大部分数据的大小都在0-256KB之间,小部分数据的大小在256KB-512KB之间,只有极少数数据的大小超过512KB。到2009年已经有1m,2m的了。所以只要处理器可用的一级、二级缓存容量达到256KB以上,那就能够应付正常的应用;512KB容量的二级缓存已经足够满足绝大多数应用的需求。

责任编辑:刘美龄 发表时间:2010-11-04 16:13
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