2U工控機(jī)箱廠家分享：工控機(jī)箱電腦CPU高速緩存與內(nèi)存關(guān)系

? ? 什么是工控電腦CPU高速緩存？

? ? 工控電腦CPU緩存(CacheMemory)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)存讀寫速度不匹配的矛盾，因?yàn)楣た仉娔XCPU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(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即將訪問的，當(dāng)工控電腦CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。

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? ? 為什么工控電腦cpu需要用到緩存？

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? ? 緩存大小也是CPU的重要指標(biāo)之一，緩存的結(jié)構(gòu)和大小對CPU的速度有很大的影響。CPU中高速緩存的運(yùn)行頻率非常高，通常以與處理器相同的頻率運(yùn)行，并且工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于系統(tǒng)內(nèi)存和硬盤。在實(shí)際工作中，CPU經(jīng)常需要重復(fù)讀取相同的數(shù)據(jù)塊，高速緩存容量的增加可以大大提高CPU內(nèi)部讀取數(shù)據(jù)的命中率，而不是尋找工控電腦內(nèi)存或硬盤，從而提高了CPU的性能。系統(tǒng)。但是，由于CPU芯片尺寸和成本因素，緩存非常小。L1Cache（一級緩存）是CPU的一級緩存，分為數(shù)據(jù)緩存和指令緩存。內(nèi)置的L1緩存的容量和結(jié)構(gòu)對CPU性能有很大的影響。但是，緩存由靜態(tài)RAM組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

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? ? 當(dāng)CPU核心區(qū)域不能太大時(shí)，L1類高速緩存的容量不能太大。典型工控電腦CPU的L1緩存大小通常在32到256KB之間。L2Cache是CPU緩存的第二層。有內(nèi)部和外部芯片。內(nèi)部芯片二級高速緩存以與主頻率相同的速度運(yùn)行，而外部二級高速緩存以主頻率的一半運(yùn)行。L2緩存容量也會(huì)影響CPU性能，越大越好。當(dāng)前，家庭中最大的CPU是512KB，而服務(wù)器和工作站的L2高速緩存是256-1mb，有時(shí)高達(dá)2MB或3MB。L3Cache。L3Cache有兩種類型，早期的是外部的，而當(dāng)前的是內(nèi)置的。

? ? 實(shí)際上，L3高速緩存的應(yīng)用可以進(jìn)一步減少內(nèi)存延遲并提高大數(shù)據(jù)計(jì)算中處理器的性能。減少內(nèi)存等待時(shí)間并增加大量數(shù)據(jù)中的計(jì)算能力很有幫助。通過添加L3緩存，服務(wù)器性能仍然有了顯著提高。例如，具有大型L3緩存的配置在利用物理內(nèi)存方面會(huì)更有效，因此其較慢的磁盤I/O子系統(tǒng)可以處理更多的數(shù)據(jù)請求。具有大型L3緩存的處理器可提供更有效的文件系統(tǒng)緩存行為，并縮短消息和處理器隊(duì)列的長度。實(shí)際上，最早的L3緩存用于AMD發(fā)布的k6-iii處理器。那時(shí)，L3緩存受制造過程的限制，并且沒有集成到芯片中，而是集成到了工控機(jī)箱主板中。

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? ? 僅可與系統(tǒng)總線頻率同步的L3高速緩存與主存儲(chǔ)器沒有太大區(qū)別。L3高速緩存后來被英特爾的Itanium處理器用于服務(wù)器市場。然后是P4EE和最終MP。英特爾還計(jì)劃發(fā)布9MBL3高速緩存Itanium2處理器，以及下一個(gè)24MBL3高速緩存雙核Itanium2處理器。但是基本上，L3緩存對于提高處理器性能不是很重要。例如，配備1MBL3緩存的XeonMP處理器仍然不是Opteron的競爭對手。因此，前端總線的增加比緩存的增加帶來了更有效的性能改進(jìn)。

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? ??2U機(jī)箱廠家分享：工控機(jī)箱電腦CPU高速緩存與內(nèi)存關(guān)系

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? ? CPU的運(yùn)算速度比主內(nèi)存的讀寫速度要快得多，這就使得CPU在訪問內(nèi)存時(shí)要花很長時(shí)間來等待內(nèi)存的操作，這種空等造成了系統(tǒng)整體性能的下降。為了解決這種速度上的不匹配問題，我們在CPU與主內(nèi)存之間加入了比主內(nèi)存要快的SRAM（StaticRam，靜態(tài)存儲(chǔ)器）。SRAM儲(chǔ)存了主內(nèi)存的映象，使CPU可以直接通過訪問SRAM來完成數(shù)據(jù)的讀寫。由于SRAM的速度與CPU的速度相當(dāng)，從而大大縮短了數(shù)據(jù)讀寫的等待時(shí)間，系統(tǒng)的整體速度也自然得到提高。高速緩存即Cache，就是指介于CPU與主內(nèi)存之間的高速存儲(chǔ)器（通常由靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAM構(gòu)成）。

? ? Cache的工作原理是基于程序訪問的局部性。依據(jù)局部性原理，可以在主存和CPU通用寄存器之間設(shè)置一個(gè)高速的容量相對較小的存儲(chǔ)器，把正在執(zhí)行的指令地址附近的一部分指令或數(shù)據(jù)從主存調(diào)入這個(gè)存儲(chǔ)器，供CPU在一段時(shí)間內(nèi)使用。這對提高程序的運(yùn)行速度有很大的作用。這個(gè)介于主存和CPU之間的高速小容量存儲(chǔ)器稱作高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)。

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? ? 工控機(jī)箱CPU對存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)請求時(shí)，通常先訪問Cache。由于局部性原理不能保證所請求的數(shù)據(jù)百分之百地在Cache中，這里便存在一個(gè)命中率。即CPU在任一時(shí)刻從Cache中可靠獲取數(shù)據(jù)的幾率。命中率越高，正確獲取數(shù)據(jù)的可靠性就越大。以上，2U機(jī)箱廠家分享的全部內(nèi)容。

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