了解CPU缓存 处理器技术殊途同归

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51CTO今天给大家推荐的这篇文章讲的就是CPU缓存的事情,虽然是家用产品,架构不禁相同,但技术层面还是有很多共性的,多少会使我们更多面的了解处理器产品。

无论服务器还是家用PC,处理器都是都是尤为重要的硬件。但我们在了解处理器的时候,往往只注意到了主频多少多少这一类参数,但架构和缓存大小也是相当重要的。51CTO今天给大家推荐的这篇文章讲的就是CPU缓存的事情,虽然是家用产品,架构不禁相同,但技术层面还是有很多共性的,多少会使我们更多面的了解处理器产品。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器

具有1MB L2缓存,超频3.4G的E3200

在讨论CPU的缓存(cache)对其性能的影响之前,我们先介绍一下,处理器对系统数据的读取顺序。CPU工作时先在一级缓存(L1 cache)里寻找所需数据,然后再从二级缓存(L2 cache)寻找,然后是三级缓存(L3 cache,如果有的话),再就是内存,最后是外存储器(硬盘等)。

也就是说,如果处理器没有这些缓存,就要直接从相对慢得多的内存里面读取数据了,就相当于,在同一条生产流水线上,某个“员工”A(相当于CPU)工作效率很高,而处在他上一道工序上的“员工”B(相当于内存)效率却很低,这样整个流水线的生产速度(系统处理数据的速度)就要大大受到生产效率较低的“员工”B(内存)的影响,而生产效率较高的“员工”A(CPU)却只能不厌其烦的等待。

这样缓存(即缓冲存储器)的加入实际上是相当于加入了一名“员工”C来帮助效率较低的“员工”B(内存)提高生产效率(系统运行速度)。而是不是加入的“员工”C(缓存)越多越好呢?显然不是,聘请更多的“员工”C(缓存)需要支付更多的工资(成本),并且如何让他们有序的高效率互相配合工作(提高处理器的效率)也是一道难题。

然而,假使原本工作效率高的“员工”A(处理器)提高了工作效率(默认主频提升或者超频)或者生产流水线的管理得到了加强(架构更新),这时候又需要更多的“员工”C(缓存)来帮助员工B(内存)。究竟需要多少个“员工”C,处理器需要多少缓存呢?下面笔者带您从几款处理器的对比中来探寻答案。

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“员工”也是成本

然而,假使原本工作效率高的“员工”(处理器)提高了工作效率(默认主频提升或者超频)或者生产流水线的管理得到了加强(架构更新),这时候又需要更多的“员工”(缓存)来帮助原本工作效率低的“员工”(内存)。究竟需要多少个呢?下面笔者带您从几条现有的高效率运行的流水线(处理器)来探寻答案。

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处理器通过实行加入缓存帮助提升效率后,带有缓存的所有的桌面级处理器都会内部集成一个L1缓存,用来存储指令和数据来帮助提高效率,而它的重要性是不可取代的,正因为他作用明显并且碍于控制成本,所以一般只配备可用KB计量的L1缓存,其中一半存储指令一半存储数据,容量从64KB X 2到256KB X 2,所以对于缓存数量的改变和讨论更多的还是相对速度缓慢但价格更低的L2或L3缓存的容量。

很早的处理器配备了当时看起来很可观的512KB的L2缓存,不过处理器的性能提升很快,现在基本都是以MB计量。相对最少的属1MB的L2缓存了。配备了1MB L2缓存的典型处理器有奔腾E2160。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(2)

多数E2160可超频到3.0GHz以上 

奔腾E2160具有1.8GHz的主频,1MB的L2缓存,不过你可不要小看它,一般的E2160几乎都可以超频至3.0GHz,而在微星MOC2008极限超频争霸赛上,风冷组冠军得主翁佳利用微星P45 Platinum成功将奔腾E2160的外频超频至549.15MHz,主频提升至4942.39MHz。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(2)

超至4.9GHz的E2160

相对4.9GHz的极限超频,很多一般体质的奔腾E2160都可超频至3.60GHz,此时的性能几乎能与小超至3.33GHz的E5200持平,要知道,后者可是具有多一倍的L2缓存,达到了2MB。这时候你也许就要怀疑缓存的重要性了,而从很多测试中可以看到当超频至3.6GHz的E5200与采用1MB的L2缓存的、超频至4.0GHz的E3200对比时,前者大幅胜出。

● 新CPU推荐:Intel奔腾 G6950

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(2)

Intel奔腾 G6950

Intel奔腾 G6950具有2.8GHz的主频,1MB二级缓存和3MB的三级缓存,采用LGA 1156接口,支持MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSE4.1, SSE4.2指令集,并集成有频率为533MHz的GPU。

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相比1MB的L2缓存,更多的处理器具有2MB的L2缓存,并且型号遍布多个主流处理器,这就说明2MB的L2缓存是一个发挥处理器性能的结点。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(3)

E5200被超至6GHz

其中的典型要属Intel 奔腾E5200。自从E5200上市之后,它就成为了玩家的焦点,很多超频高手将它超频至4.0GHz。对于主频,4GHz是一个很关键的判断极品U的结点,不少网友恐怕早就想到了具有EO步进的E8400,而且很早就传出E5200是由后者阉割缓存而来。这时候缓存再次起到作用了吗?下面就看一下对比测试。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(3)

默认主频下E5200与E8400

从图中测试成绩可以看出,默认主频下,E5200与E8400相比存在一定的差距,而前者需要加压才能超频至4GHz,很多E8400可默电稳定运行在4GHz。另外得益于高达6MB的二级缓存,E8400在超频至4GHz后,已经可以尝试在多任务处理中挑战四核处理器了。

另外,按当初E8400和E5200的产品定位也可以明显的看出来二者的差别,不过二者的售价差别也是很明显的,二倍多的价格换来了三倍的L2缓存,但是性能真的是三倍或者两倍之差吗?显然没有,所以选处理器时不光看性能高低,对应的价格也很关键。

● 新CPU推荐:Intel酷睿 i3 530

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(3)

Intel酷睿 i3 530

Intel酷睿 i3 530具有2.93GHz的主频,512KB的二级缓存和4MB的三级缓存,支持MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EM64T指令集,集成GPU频率733MHz。

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如果说处理器(此处特指对L2缓存较敏感的Intel处理器)的二级缓存从1MB提升到2MB会有质的变化,那么从2MB提升到4MB就只能算量的变化,而3MB的二级缓存就成了具有相对性价比的选择。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(4)

具有3MB L2缓存的E7200

定位于E5200与E8400之间的、具有3MB L2缓存的E7200当年也曾经引发众网友的追捧,而比较尴尬的是,它的价格高于E5200而超频性能却又不如E8400,后来风头就逐渐被E5200盖过。但是它的强大性能加上支持SSE 4.1指令集的特性还是可以跟默认主频的E8400姘美。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(4)

 

E7200几乎可以跟E8400姘美

从图中我们可以得出,3MB的二级缓存已经是双核处理器最佳配备了,再大的容量对于性能提升已经不是那么明显了。

● 新CPU推荐:Intel酷睿 i5 650

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(4)

Intel酷睿 i5 650

Intel酷睿 i5 650主频为3.2GHz,二级缓存为1MB,三级缓存为4MB,支持MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2指令集,集成GPU频率733MHz。为中低端用户提供了良好选择。

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当初E6600也要2000多元才能买到,就因为它具有4MB的超大二级缓存,不过4MB的二级缓存真的很有必要吗?

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(5)

 Intel酷睿2 E6600

在多个测试中显示,4MB的二级缓存对于一般双核处理器来说已经接近饱和,随着L2缓存的增加,处理器的性能提升已不是那么明显,而对于四核处理器,4MB的L2缓存才刚刚是起步,当初收到全球各大媒体评测室青睐的QX6800现在也早已人老珠黄。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(5)

Intel至尊版酷睿处理器

对于双核处理器来说,二级缓存在3MB的时候就已经不再是性能的瓶颈了,但是对于四核处理器来说,二级缓存在4MB时依然是性能的瓶颈。

● 新CPU推荐:Intel酷睿 i5 740

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(5)

Intel酷睿 i5 740

Intel酷睿 i5 740主频为2.53GHz,具备1MB的二级缓存和8MB的三级缓存,支持的指令集有MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EM64T,支持TurboBoost技术,并集成了PCI-E控制器。

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对于双核处理器,我们之前的讨论已经验证了,3MB的二级缓存几乎已经达到了双核能够利用的饱和点了。而对于四核处理器,究竟多少够呢?目前桌面级处理器拥有最大L2缓存的四核处理器有QX9650,二级缓存达到了12MB之多。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(6)

Intel Core2 QX9650

那么对于四核处理器,12MB的L2缓存带来的影响真的有那么大吗?经过评测显示,得益于共享的12MB的超大L2缓存,QX9650在性能上相比具有8MB二级缓存的QX6850有了不少提升。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(6)

 

QX9650相对QX6850有了不少提升

可以从图中明显看出QX9650相对QX6700有了比较大的性能提升。但是伴随L2缓存容量的提升,CPU的制造成本也大幅增加,这不仅对于买家不利,对于AMD和Intel来说也是很大的挑战,所以眼下几乎所有的新处理器都采用了最大2MB左右的L2缓存,转而采用更便宜的L3缓存,而随着架构的更新和新技术的加入,处理器的整体性能在控制了成本的同时也得到了较大提升。

● 新CPU推荐:Intel酷睿 i7 960

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(6)

Intel酷睿 i7 960

Intel酷睿 i7 960主频为3.2GHz,具有1MB二级缓存,高达8MB的三级缓存,支持的指令集有MMX, SSE, SSE2, SSE3, SSSE3, SSE4.1, SSE4.2, EM64T,采用LGA 1366接口,支持三通道DDR3-1066内存,TDP为130W。

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如果说二级缓存是为了弥补一级缓存的容量不足,那么三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,并且只有约5%的数据需要从内存中调用,进一步提高了CPU的效率。

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(7)

AMD Phenom II X3 720

由于架构设计方面的不同,L3缓存在AMD的处理器上见到的比较多,然而,随着Intel全新酷睿处理器的推出和架构的更新,Intel的新处理器上也大都配备了L3缓存。那么L3缓存到底多大才够用?

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(7)

Phenom II X3 920胜出

从测试中可以看出,具备6MB的L3缓存的Phenom II X3 920,相比同主频的2MB L3缓存的Phenom X4 9850优势不是太明显,而两代Phenom处理器在架构上的更新不是太大,所以这样更保证了结果的准确性。

● 新CPU推荐:AMD羿龙 II X4 960T

不看主频看缓存慧眼识珠选择处理器(7)

AMD羿龙 II X4 960T

AMD羿龙 II X4 960T默认主频高达3.3GHz,基于四核心设计,具有2MB二级缓存,6MB三级缓存,支持的指令集有MMX(+), 3DNOW!(+), SSE, SSE2, SSE3, SSE4A, x86-64,TDP仅为95W。

● 总结

处理器随着架构的更新和全新制程的采用,不仅性能得到大幅提升,功耗与热量也得到了良好控制,另外随着Turbo Boost、Turbo Core等全新技术的计入,处理器也逐渐带给我们全新的体验,而在选择新处理器时,在考虑新特性时,也不要忘记主频、缓存容量等传统参数对处理器性能的影响,希望网友能慧眼识珠,买到自己喜欢的处理器。

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责任编辑:景琦 来源: 泡泡网
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