三級緩存

    Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,以后的升級產品都是內置的。而它的實際作用即是,L3緩存的應用可以進一步降低內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在服務器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。

  其實最早的L3緩存被應用在AMD發布的K6-III處理器上,當時的L3緩存受限于制造工藝,并沒有被集成進芯片內部,而是集成在主板上。在只能夠和系統總線頻率同步的L3緩存同主內存其實差不了多少。后來使用L3緩存的是英特爾為服務器市場所推出的Itanium處理器。接著就是P4EE和至強MP。Intel還打算推出一款9MB L3緩存的Itanium2處理器,和以后24MB L3緩存的雙核心Itanium2處理器。

  但基本上L3緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要,比方配備1MB L3緩存的Xeon MP處理器卻仍然不是Opteron的對手,由此可見前端總線的增加,要比緩存增加帶來更有效的性能提升。

  而三級緩存對性能影響時高時低。在游戲方面,提升三級緩存的容量對游戲的性能影響很大,雖然對一般家用機沒有什么用,但是如果是網吧機或者是發燒機提升三級緩存的容量還是會有顯著的性能提升的。雖然三級緩存也能為PC帶來顯著的性能提升,但畢竟三級緩存是作用于服務器的,對PC來說,三級緩存還是只能做個輔助作用,在其他參數相同的情況下,三級緩存容量越大,則性能更好,如果其他參數不相同的話,這時三級緩存的作用就不明顯了。

  不管三級緩存的作用大不大,它也是為電腦發展作出貢獻的參數之一。

  AMD關于三級緩存的態度

  第一,三級緩存容量在服務器領域的作用更明顯,不過如果服務器和桌面處理器采用不同的架構,必然會提高生產難度和成本,故而帶到了桌面上;

  第二,在桌面上,三級緩存從2MB增加到6MB可以帶來大約5%的性能提升,實際測試也證明了這一點;

  第三,從前邊的數據看出,三級緩存增加了兩倍,但得益于生產工藝的改進,核心面積反而更小了,成本也更低。

  熟悉Intel Nehalem Core i7(酷睿i7)處理器的人一定想到了,Intel也使用了同樣的大容量共享三級緩存設計,且容量多達8MB,也占據了整個核心面積的三分之一左右,不同之處在于Core i7每核心一級緩存和二級緩存只有64KB和256KB,都比Phenom/Phenom II少一半。

  有趣的是,同樣基于45nm工藝的Core i7集成了7.31億個晶體管,比Phenom II略少,但核心面積卻稍大一些,為263平方毫米。

  從成本的角度來算一筆帳,通過Phenom II X4的芯片結構示意圖可以看出,三級緩存所占芯片面積比兩顆核心以及L1L2加起來還要多,如此一來即便是屏蔽了一顆核心的Phenom II X3,其成本也并不低,這對于主打性價比路線的AMD來說,利潤損失會比較大。

  于是,AMD在發布Phenom II X4、X3處理器之后,也在積極準備定位主流中低端的產品,用以取代征戰多年的Athlon 64 X2系列。由于L3成本較高,因此AMD把Phenom II X4的三級緩存徹底刪去(注意不是屏蔽),Athlon X4會很快與大家見面。

  如此一來,人們就可以通過對比評測,輕松了解到AMD的Phenom II架構處理器中,6M L3對性能的貢獻有多大,也能提前了解擁有完整L3但卻少一顆核心的Phenom II X3強呢,還是沒有L3的但卻有四顆核心的Athlon X4強?相信很多朋友都會挺感興趣的。

  AMD已上市的Phenom II 920(6M L3)和Phenom 9850(2M L3),還有一顆神秘的沒有L3的Athlon X4工程樣品,讓他們都工作在200*14=2.8GHz頻率下,這樣就能直觀的對比6M/2M/0M三級緩存所造成的性能差異。

  另外還加入了剛剛發布的Phenom II X3 720處理器,它擁有完整的6M三級緩存,但少一顆核心,這樣可以反映出多一顆核心的貢獻大還是6M L3的貢獻更大?測試結果表明,從CPU架構上看,緩存對性能的影響很大,但Athlon X4的表現,尤其是在大量運算過程中,力壓上代擁有完整3級緩存的9850,內存帶寬的優勢不言而喻。

  Intel(16MB三級緩存)6核處理器

  首先推向市場的是高端桌面PC處理器品牌酷睿i7和針對高能效服務器市場的Nehalem-EP,預計2009年第四季度即可上市。隨后,新架構產品會陸續推出,包括針對可擴展服務器市場的Nehalem-EX,桌面市場的Havendale和Lynnfield,移動市場的Auburndale和Clarksfield,預計都在2009年下半年登場。

  下一代Core微架構(Nehalem)處理器均從4核起跳,但同時采用了Hyper-Threading技術,可同時處理8個線程。Core i7支持Turbo Mode和Power Gates技術,在不需要多線程運算時,可令閑置核心完全關閉。各個核心可以工作在不同的電壓/頻率下,單獨提高某一核心頻率的Turbo Mode模式可顯著提升單線程應用性能。

  Intel還同時發布了首款6核心處理器,針對多路服務器市場的“Dunnington”Xeon X7460,內建16MB L3緩存,在2008年9月上市,是Intel在轉向Nehalem微架構之前的最后一顆45nm酷睿2微架構處理器。采用該處理器的服務器機型已經打破了多項世界紀錄,包括8路48核的IBM System x3950 M2服務器在TPC Benchmark C數據庫測試中首次突破100萬tpmC,4路系統惠普Proliant DL580 G5打破TPC-C紀錄,戴爾PowerEdge R900打破TPC-E紀錄,Sun Fire X4450打破SPECjbb 2005紀錄,富士通西門子PRIMERGY RX600 S4打破SPECint_rate2006紀錄。

  一級二級三級緩存誰比較重要

  一級最重要,但是現在CPU的一級緩存幾乎都一樣,所以忽略。

  二級緩存的話對于Intel的CPU是很重要的,Intel的CPU的二級緩存越大性能提升非常明顯,而AMD的CPU雖然二級緩存也很重要,但是二級緩存大小對AMD的CPU的性能提升不是很明顯。

  三級緩存其實只是做了個輔助的作用,除了服務器,其實對大多數家庭機沒什么用的,內存還是很重要的,但如果運行大型程序或游戲來說三級緩存就顯得重要了,目前新型CPU已經有三級緩存了。

  所以說現在衡量CPU性能除了頻率外就是二級緩存的大小了。 從理論上講,二級緩存越大處理器的性能越好,但這并不是說二級緩存容量加倍就能夠處理器帶來成倍的性能增長。2006年,CPU處理的絕大部分數據的大小都在0-256KB之間,小部分數據的大小在256KB-512KB之間,只有極少數數據的大小超過512KB。到2009年已經有1m,2m的了。所以只要處理器可用的一級、二級緩存容量達到256KB以上,那就能夠應付正常的應用;512KB容量的二級緩存已經足夠滿足絕大多數應用的需求。

責任編輯:劉美齡 發表時間:2010-11-04 16:13
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