Intel与AMD二级缓存的差别

Intel与AMD二级缓存的差别！为什么Intel CPU的二级缓存总是比AMD的大？为什么Intel CPU的二级缓存总是比AMD的大上不少？

Intel处理器的二级缓存是一本书，一级缓存可以说是一个目录，我需要看书的内容的时候需要先看目录。而AMD处理器的缓存则是一大一小两个仓库，一级缓存是小仓库，但离我们比较近，二级缓存是一个大仓库，离我们稍微远点，当存放货物的时候不管什么都先放到小仓库，小仓库放不下了就往大仓库里扔。比如Intel的处理器的二级缓存要存储：I love Intel这句话，那么这句话的所有单词可能都存储在二级缓存中，而一级缓存可能只会存储一些符号例如每个单词的开头代码：I、L、I，当系统需要读取这段话时先从一级缓存中找到这三个字母，然后再从二级缓存里调取整句话。

AMD的处理器一级缓存和二级缓存是直接存储和读取数据，比如AMD三个字母，可以直接写在一级缓存上，如果一级缓存只够存储AM，而不够存储D，那么D

这个字母就存储在二级缓存中。这也是目前AMD处理器一级缓存较大，二级缓存较小，但性能并不弱的一个原因。

缓存:CPU寻找数据的“快捷方式”.简单的说，缓存是数据由内存通往CPU的桥梁。它的速度比内存快得多，但是容量也比内存小的多。同时缓存依据读取速度和容量进一步分为一级和二级。在CPU需要数据的时候，遵循一级缓存→二级缓存→内存的顺序，从而尽量提高读取速度。这样“缓存+内存”的系统就同时兼具了速度和容量的优点。

我们可以打个比方，假设CPU是一名“老师”，她现在的任务就是要尽快在一幢“教学楼”(内存)中找到众多“学生”(数据)中的一个。当她可能要找的“学生”(数据)都提前被安排进一间“教室”(一级缓存)中的时候，CPU“老师”找起来自然就快多了。如果很不幸“教室”(一级缓存)中找不到那名“学生”(数据)，她会再去“小礼堂”(二级缓存)中找找看，都找不到的话，最后再去硕大的“教学楼”(内存)中慢慢搜索。

AMD和Intel：巨大差异皆因设计不同

提到二级缓存容量的差距，还得从两大CPU巨头对一级缓存的理解说起。对，没看错，就是平常曝光率远逊于二级缓存的“一级缓存”!它才是造成上面提到巨大差异的“罪魁祸首”。

现今的CPU中，Intel对一级缓存的理解是“数据代码指令追踪缓存”，即是说一级缓存中存储的其实只是二级缓存中数据和指令的地址，而不是这些数据和指令的复制。我们还用上面的比喻形象说明一下，Intel老师在“教室”(一级缓存)中并不会看到任何一名学生，而只有一张写着“学生名字”和“所在座位号”的座次表(数据地址)。Intel老师会在拿了座次表之后，去那间“小礼堂”(二级缓存)中按照“座位号”寻找那名“学生”(数据)。在这样的架构下，Intel老师自然需要更大的“礼堂”来按顺序坐下更多地学生。也就是说，二级缓存的容量相当程度上影响了Intel CPU的性能。

相比之下，AMD对一级缓存的定位是“实数据读写缓存”，即二级缓存中的一部分数据都要在一定的规则下搬到一级缓存中。对于前面的比方，AMD老师在

“教室”中总能看到刚刚从“礼堂”(二级缓存)那边赶来的“学生”(数据)。这样子的结构下，AMD老师也就不需要太大的“礼堂”来坐下更多地“学生”了。二级缓存的容量自然对AMD CPU的整体性能影响小些。相对的，AMD则总是试图把一级缓存这间“教室”扩建的更大些。

不仅在一级缓存的工作方式上有区别，而且AMD的CPU在一级缓存的大小上还占有优势，以AMD Athlon64 X2 6000+ AM2(盒)为例，两个内核各配备64KB

数据高速缓存、64KB指令高速缓存。而价格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 (三年盒)，两个内核各配备32KB数据高速缓存、32KB指令高速缓存。

当然，上面只是Intel的AMD的CPU二级缓存巨大差异的主要原因。事实上CPU对二级缓存容量的“敏感”与否还受到诸如内存控制器，流水线长度、频率、总线架构和指令集等等多方面的影响。在多核CPU中还关乎各个物理内核之间的数据交换问题（简单的说就是两位“老师”能不能查找同一间“礼堂”）。

在多核心CPU中，对二级缓存的利用效率有高有低。简单的说，Intel新一代Core架构二级缓存的利用最为优秀，AMD的Athlon X2系列次之，较老的Pentium D（Pentium EE）系列最差。

越大越好？够用就好！

几年时间里，二级缓存从小小的64KB一举增长到了8MB，整整128倍！越来越大的二级缓存是不是真的换来了CPU性能同样“突飞猛进”发展？还是只

不过是Intel和AMD联手玩的数字游戏？

其实，二级缓存容量对性能的影响是渐渐减弱的，当二级缓存从没有增长到128KB时，带来的性能提升可能是直线上升的。但是当它从2MB增长到4MB的时候，可能使用者甚至感觉不到性能的提升。这是因为在当前CPU所处理数据的过程中，几乎无时不刻需要用到128KB以下的缓存，但是需要用到1MB以上缓存的时候很少（2%左右）。因此虽然二级缓存越涨越大，实际上对CPU性能的影响却是越来越小的。像文章开头的两款CPU，二级缓存巨大的差异并不会最终表现在CPU速度上。因此，完全不必要盲目追求二级缓存的高容量，够用就好。

看到这里，大家应该明白AMD和Intel两种CPU二级缓存方面巨大差异的原因了吧。正是这样的原因，对于不同架构的CPU，二级缓存的容量绝对不是判断优劣的标准！如果下次再有JS想用二级缓存的大小忽悠你，理直气壮的告诉他真相吧！！

土老冒：俺知道电脑里最重要的就是处理器，也就是你们经常用洋文表示的CPU，它好比是电脑的大脑，负责进行各方面的运算，俺经常听你们说，CPU的二级缓存很重要，它有1M、512K什么的，你能跟俺解释一下什么是二级缓存吗？

Z博士：土老冒这个问题问得不错啊，二级缓存是考量CPU性能好坏的一个重要标准。不过谈它前要先谈谈什么是CPU缓存。CPU缓存（英文叫 Cache Memory）

是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分，但这一小部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调用大量数据时，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。

土老冒：完全不懂你的解释方法，你认为对俺这种没文化的人，你这样说有用吗？不请你喝可乐了！

Z博士：……那我就举个简单的例子吧，仓库中临时堆放货物的地方你应该知道吧？货物从运输车辆上放下时临时堆放在这个地方，然后再搬到规定的位置长时间存放。货物在这个临时地方存放的时间很短，可以把它看成是一个临时货场。

土老冒：这下俺听懂了，说白了就是一个临时货物堆放地，不过你好像并没有提到我问的二级缓存！

Z博士：最初缓存只有一级，后来随着处理器速度提升，一级缓存就开始不够用了，于是就添加了二级缓存。二级缓存比一级缓存速度要慢，但容量更大，不过这个二级缓存对不同的处理器也是不同的，比如现在的Intel处理器和AMD处理器的二级缓存工作方式就完全不一样。

土老冒：有什么不一样？我发现Intel的处理器二级缓存都比同档次的AMD处理器二级缓存大，它们的工作方式到底有什么不同？

Z博士：在回答这个问题前，先补充一下个问题，一级缓存的速度比二级缓存快很多。目前，AMD的处理器一级缓存和二级缓存是直接存储和读取数据，比如 AMD 三个字母，可以直接写在一级缓存上，如果一级缓存只够存储AM，而不够存储D，那么D这个字母就存储在二级缓存中。这也是目前AMD处理器一级缓存较大，二级缓存较小，但性能并不弱的一个原因。

土老冒：那么Intel又是怎样的呢？我发现Intel处理器的二级缓存都很大，好像四核的处理器目前已经达到8M了，而AMD最大的才2M。

Z博士：Intel自Pentium 4起就使用数据缓存+指令追踪缓存两个部分。传统指令缓存暂存的是正在执行的指令信息，而追踪缓存记录的则是过去若干周期指令执行状况，相当于提供一个指针功能。估计这么解释你又晕了，我还是举个例子吧：如果比如Intel的处理器的二级缓存要存储：I love Intel这句话，那么这句话的所有单词可能都存储在二级缓存中，而一级缓存可能只会存储一些符号例如每个单词的开头代码：I、L、I，当系统需要读取这段话时先从一级缓存中找到这三个字母，然后再从二级缓存里调取整句话。

土老冒谈硬件什么是处理器的二级缓存

Intel处理器的缓存好似一本书，L1是目录，L2是具体内容

土老冒：俺有些似懂非懂的，你看这样理解对吗？比如说Intel处理器的二级缓存是一本书，一级缓存可以说是一个目录，我需要看书的内容的时候需要先看目录。而AMD处理器的缓存则是一大一小两个仓库，一级缓存是小仓库，但离我们比较近，二级缓存是一个大仓库，离我们稍微远点，当存放货物的时候不管什么都先放到小仓库，小仓库放不下了就往大仓库里扔。

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