高速缓存Cache尽知晓

Author: Date: 1998年 第13期 33版

  CPU在进行运算时,所需的指令和数据都是从存储器里面抓取的,除了系统内存外,Cache——又称高速缓存,也是PC内关键的存储器,它对系统的性能有非常大的影响。
  Cache的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多(虽然两者速度都在不断提升),这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。好比有一个仓库(内存),如果运输能力(CPU运算能力)很强,有很多货车,但是装卸能力(内存读写速度)很差,那可能很多车会空等很长时间,这样就极大地浪费了资源和时间。
  为了减少这种情况的发生,人们就想到了使用Cache,它的读写速度要比系统内存快很多。系统工作时,将运行时要经常存取的一些数据从系统内存读取到Cache中,而CPU会首先到Cache中去读取数据(或写入数据),如果Cache中没有所需数据(或Cache已满,无法再写入),则再对系统内存进行读写,另外Cache在空闲时也会与内存交换数据。这就好比在仓库与货车之间增加了一条高速的运输带,大大提高了整体的效能。
  Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache),L1 Cache已集成到CPU内部,我们看不到独立的L1 Cache,而L2 Cache则是独立存在的,一般是焊在主板上的半导体存储器芯片(PentiumⅡ不是这样),我们能在主板上找到它。因此,如果说到Cache,一般是指L2 Cache而言。
  Intel在研发第六代X86 CPU的过程中,曾推出过名为Pentium Pro的CPU,想让它成为新一代CPU的“接班人”,Pentium Pro有一个很大的特点,就是将L2 Cache也集成到了CPU中,这样使CPU与Cache在同一频率工作,确实使运算性能有了较大的提高,但随之而来的问题是制造上的成品率非常低,使Pentium Pro的成本居高不下,价格也始终令大多数人难以接受,从而使Intel最终放弃了Pentium Pro,并转而采用一种折衷方案,即将CPU与L2 Cache分开,但焊在同一块电路板上,封装在一个匣子里,想必你已猜到了,这也就是时下已开始流行的PentiumⅡ。由此也可看出,L2 Cache对整个系统的性能有着多大的影响。顺便说一下,PentiumⅡ的二级Cache的工作频率是主芯片的一半,如果是233MHz的PentiumⅡ,那么其二级Cache的运行频率是116MHz,相对于目前586主板上的66MHz的二级Cache而言,自是不可同日而语。
  时下的L2 Cache一般是Pipeline Burst SRAM(管线突发式静态内存),容量为512KB。那也许你会问,既然L2 Cache这么好,为什么不多用一些呢?这一方面是主板厂商考虑到成本上的原因,另一方面现今占主导地位Intel芯片组只支持到512KB的L2 Cache,因此,现在虽然有1M或2M Cache的主板,但很少,而且在市场上也没有成为主流。