CPU尋找數(shù)據(jù)的“快捷方式”.簡(jiǎn)單的說(shuō)，緩存是數(shù)據(jù)由內(nèi)存通往CPU的橋梁。它的速度比內(nèi)存快得多，但是容量也比內(nèi)存小的多。同時(shí)緩存依據(jù)讀取速 度和容量進(jìn)一步分為一級(jí)和二級(jí)。在CPU需要數(shù)據(jù)的時(shí)候，遵循一級(jí)緩存→二級(jí)緩存→內(nèi)存的順序，從而盡量提高讀取速度。這樣“緩存+內(nèi)存”的系統(tǒng)就同時(shí)兼 具了速度和容量的優(yōu)點(diǎn)。

我們可以打個(gè)比方，假設(shè)CPU是一名“老師”，她現(xiàn)在的任務(wù)就是要盡快在一幢“教學(xué)樓”(內(nèi)存)中找到眾多“學(xué)生”(數(shù)據(jù))中的一個(gè)。當(dāng)她可能要找 的“學(xué)生”(數(shù)據(jù))都提前被安排進(jìn)一間“教室”(一級(jí)緩存)中的時(shí)候，CPU“老師”找起來(lái)自然就快多了。如果很不幸“教室”(一級(jí)緩存)中找不到那名 “學(xué)生”(數(shù)據(jù))，她會(huì)再去“小禮堂”(二級(jí)緩存)中找找看，都找不到的話，最后再去碩大的“教學(xué)樓”(內(nèi)存)中慢慢搜索。

AMD和Intel：巨大差異皆因設(shè)計(jì)不同

提到二級(jí)緩存容量的差距，還得從兩大CPU巨頭對(duì)一級(jí)緩存的理解說(shuō)起。對(duì)，沒(méi)看錯(cuò)，就是平常曝光率遠(yuǎn)遜于二級(jí)緩存的“一級(jí)緩存”!它才是造成上面提到巨大差異的“罪魁禍?zhǔn)?rdquo;。

現(xiàn)今的CPU中，Intel對(duì)一級(jí)緩存的理解是“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”，即是說(shuō)一級(jí)緩存中存儲(chǔ)的其實(shí)只是二級(jí)緩存中數(shù)據(jù)和指令的地址，而不是這些 數(shù)據(jù)和指令的復(fù)制。我們還用上面的比喻形象說(shuō)明一下，Intel老師在“教室”(一級(jí)緩存)中并不會(huì)看到任何一名學(xué)生，而只有一張寫(xiě)著“學(xué)生名字”和“所 在座位號(hào)”的座次表(數(shù)據(jù)地址)。Intel老師會(huì)在拿了座次表之后，去那間“小禮堂”(二級(jí)緩存)中按照“座位號(hào)”尋找那名“學(xué)生”(數(shù)據(jù))。在這樣的 架構(gòu)下，Intel老師自然需要更大的“禮堂”來(lái)按順序坐下更多地學(xué)生。也就是說(shuō)，二級(jí)緩存的容量相當(dāng)程度上影響了Intel CPU的性能。

相比之下，AMD對(duì)一級(jí)緩存的定位是“實(shí)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)緩存”，即二級(jí)緩存中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)都要在一定的規(guī)則下搬到一級(jí)緩存中。對(duì)于前面的比方，AMD老師 在“教室”中總能看到剛剛從“禮堂”(二級(jí)緩存)那邊趕來(lái)的“學(xué)生”(數(shù)據(jù))。這樣子的結(jié)構(gòu)下，AMD老師也就不需要太大的“禮堂”來(lái)坐下更多地“學(xué)生” 了。二級(jí)緩存的容量自然對(duì)AMD CPU的整體性能影響小些。相對(duì)的，AMD則總是試圖把一級(jí)緩存這間“教室”擴(kuò)建的更大些。

不僅在一級(jí)緩存的工作方式上有區(qū)別，而且AMD的CPU在一級(jí)緩存的大小上還占有優(yōu)勢(shì)，以AMD Athlon64 X2 6000+ AM2(盒)為例，兩個(gè)內(nèi)核各配備64KB數(shù)據(jù)高速緩存、64KB指令高速緩存。而價(jià)格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 (三年盒)，兩個(gè)內(nèi)核各配備32KB數(shù)據(jù)高速緩存、32KB指令高速緩存。

當(dāng)然，上面只是Intel的AMD的CPU二級(jí)緩存巨大差異的主要原因。事實(shí)上CPU對(duì)二級(jí)緩存容量的“敏感”與否還受到諸如內(nèi)存控制器，流水線長(zhǎng) 度、頻率、總線架構(gòu)和指令集等等多方面的影響。在多核CPU中還關(guān)乎各個(gè)物理內(nèi)核之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題（簡(jiǎn)單的說(shuō)就是兩位“老師”能不能查找同一間“禮 堂”）。

在多核心CPU中，對(duì)二級(jí)緩存的利用效率有高有低。簡(jiǎn)單的說(shuō)，Intel新一代Core架構(gòu)二級(jí)緩存的利用最為優(yōu)秀，AMD的Athlon X2系列次之，較老的Pentium D（Pentium EE）系列最差。

越大越好？夠用就好！

幾年時(shí)間里，二級(jí)緩存從小小的64KB一舉增長(zhǎng)到了8MB，整整128倍！越來(lái)越大的二級(jí)緩存是不是真的換來(lái)了CPU性能同樣“突飛猛進(jìn)”發(fā)展？還是只不過(guò)是Intel和AMD聯(lián)手玩的數(shù)字游戲？

其實(shí)，二級(jí)緩存容量對(duì)性能的影響是漸漸減弱的，當(dāng)二級(jí)緩存從沒(méi)有增長(zhǎng)到128KB時(shí)，帶來(lái)的性能提升可能是直線上升的。但是當(dāng)它從2MB增長(zhǎng)到 4MB的時(shí)候，可能使用者甚至感覺(jué)不到性能的提升。這是因?yàn)樵诋?dāng)前CPU所處理數(shù)據(jù)的過(guò)程中，幾乎無(wú)時(shí)不刻需要用到128KB以下的緩存，但是需要用到 1MB以上緩存的時(shí)候很少（2%左右）。因此雖然二級(jí)緩存越漲越大，實(shí)際上對(duì)CPU性能的影響卻是越來(lái)越小的。像文章開(kāi)頭的兩款CPU，二級(jí)緩存巨大的差 異并不會(huì)最終表現(xiàn)在CPU速度上。因此，完全不必要盲目追求二級(jí)緩存的高容量，夠用就好。