手机CPU知识大揭秘

2012-09-11 11:59

　　缓存的替换

　　CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中，当缓存中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取二级缓存的命中率也在80%左右（从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。

　　为了保证CPU访问时有较高的命中率，缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存，提高缓存的利用率。

　　缓存容量

　　CPU产品中，一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大，而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的，容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对制造工艺的要求也就越高。

　　CPU的二级缓存一般情况下感觉不是很明显。但是它的作用却不可忽视。它是暂存CPU运算时的数据的。一级缓存主要在读/写的时候很突出。而CPU的二级缓存是在运行时候突出出来的，两者相比不是很明显。

　　你认为如果大于512K的和1M的都一样的话。英特尔公司为什么还推出1M的呢？它为什么不把1M的缓存分成两个512K的放在两个CPU上从而降低成本呢？你用两台同样配置的电脑放上两个不同的CPU。一个放P4 2.8E（1M二级缓存）。另一个放P4 2.8C（512K）的。然后同时运行1G左右视频转换！你会发现2.8E的要比2.8C的快1/5左右。

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