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新聞
2U機箱小知識:工控電腦CPU高速緩存與內存之間有什么聯系?
來源:邁肯思科技 發布時間:2020-01-03
       
2U機箱廠家分享:工控機箱電腦CPU高速緩存與內存關系
 
 
    什么是工控電腦CPU高速緩存?
 
    工控電腦CPU緩存(CacheMemory)是位于CPU與內存之間的臨時存儲器,它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾,因為工控電腦CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多,這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。在緩存中的數據是內存中的一小部分,但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的,當工控電腦CPU調用大量數據時,就可避開內存直接從緩存中調用,從而加快讀取速度。
 
    為什么工控電腦cpu需要用到緩存?
 
    緩存大小也是CPU的重要指標之一,緩存的結構和大小對CPU的速度有很大的影響。CPU中高速緩存的運行頻率非常高,通常以與處理器相同的頻率運行,并且工作效率遠遠高于系統內存和硬盤。在實際工作中,CPU經常需要重復讀取相同的數據塊,高速緩存容量的增加可以大大提高CPU內部讀取數據的命中率,而不是尋找工控電腦內存或硬盤,從而提高了CPU的性能。系統。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,分為數據緩存和指令緩存。內置的L1緩存的容量和結構對CPU性能有很大的影響。但是,緩存由靜態RAM組成,結構復雜。
 
    當CPU核心區域不能太大時,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。有內部和外部芯片。內部芯片二級高速緩存以與主頻率相同的速度運行,而外部二級高速緩存以主頻率的一半運行。L2緩存容量也會影響CPU性能,越大越好。當前,家庭中最大的CPU是512KB,而服務器和工作站的L2高速緩存是256-1mb,有時高達2MB或3MB。L3Cache。L3Cache有兩種類型,早期的是外部的,而當前的是內置的。
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    實際上,L3高速緩存的應用可以進一步減少內存延遲并提高大數據計算中處理器的性能。減少內存等待時間并增加大量數據中的計算能力很有幫助。通過添加L3緩存,服務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存方面會更有效,因此其較慢的磁盤I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有大型L3緩存的處理器可提供更有效的文件系統緩存行為,并縮短消息和處理器隊列的長度。實際上,最早的L3緩存用于AMD發布的k6-iii處理器。那時,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箱主板中。
 
    僅可與系統總線頻率同步的L3高速緩存與主存儲器沒有太大區別。L3高速緩存后來被英特爾的Itanium處理器用于服務器市場。然后是P4EE和最終MP。英特爾還計劃發布9MBL3高速緩存Itanium2處理器,以及下一個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。
 
    2U機箱廠家分享:工控機箱電腦CPU高速緩存與內存關系
 
    CPU的運算速度比主內存的讀寫速度要快得多,這就使得CPU在訪問內存時要花很長時間來等待內存的操作,這種空等造成了系統整體性能的下降。為了解決這種速度上的不匹配問題,我們在CPU與主內存之間加入了比主內存要快的SRAM(StaticRam,靜態存儲器)。SRAM儲存了主內存的映象,使CPU可以直接通過訪問SRAM來完成數據的讀寫。由于SRAM的速度與CPU的速度相當,從而大大縮短了數據讀寫的等待時間,系統的整體速度也自然得到提高。高速緩存即Cache,就是指介于CPU與主內存之間的高速存儲器(通常由靜態存儲器SRAM構成)。
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    Cache的工作原理是基于程序訪問的局部性。依據局部性原理,可以在主存和CPU通用寄存器之間設置一個高速的容量相對較小的存儲器,把正在執行的指令地址附近的一部分指令或數據從主存調入這個存儲器,供CPU在一段時間內使用。這對提高程序的運行速度有很大的作用。這個介于主存和CPU之間的高速小容量存儲器稱作高速緩沖存儲器(Cache)。
 
    工控機箱CPU對存儲器進行數據請求時,通常先訪問Cache。由于局部性原理不能保證所請求的數據百分之百地在Cache中,這里便存在一個命中率。即CPU在任一時刻從Cache中可靠獲取數據的幾率。命中率越高,正確獲取數據的可靠性就越大。以上,2U機箱廠家分享的全部內容。
 


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