三級緩存是什么

三級緩存是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存，原理在于使用較快速的儲存裝置保留一份從慢速儲存裝置中所讀取數據且進行拷貝，當有需要再從較慢的儲存體中讀寫數據時，緩存(cache)能夠使得讀寫的動作先在快速的裝置上完成。

三級緩存是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存，在擁有三級緩存的 CPU 中，只有約 5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了 CPU 的效率。其運作原理在于使用較快速的儲存裝置保留一份從慢速儲存裝置中所讀取數據且進行拷貝，當有需要再從較慢的儲存體中讀寫數據時，緩存(cache)能夠使得讀寫的動作先在快速的裝置上完成，如此會使系統的響應較為快速。

緩存介紹

電腦緩存是當 cpu 在讀取數據的時候，先是從緩存文件中查找，然后找到之后會自動讀取，再輸入到 cpu 進行處理，當然如果沒有在緩存中找到對應的緩存文件的話，那么就會從內存中讀取并且傳輸給 cpu 來處理。當然這樣的話需要一定的時間所以會很慢。等 cpu 處理之后，就很快把這個數據所在的數據塊保存在緩存文件中，這樣的話在以后讀取這項數據的時候就直接在緩存中進行，不要重復在內存中調用并讀取數據了。

緩存大小也是 CPU 的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對 CPU 速度的影響非常大，CPU 內緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大于系統內存和硬盤。實際工作時，CPU 往往需要重復讀取同樣的數據塊，而緩存容量的增大，可以大幅度提升 CPU 內部讀取數據的命中率，而不用再到內存或者硬盤上尋找，以此提高系統性能。但是出于 CPU 芯片面積和成本的因素來考慮，緩存都很小。

緩存分類

一級緩存都內置在 CPU 內部并與 CPU 同速運行，可以有效的提高 CPU 的運行效率。一級緩存越大，CPU 的運行效率越高，但受到 CPU 內部結構的限制，一級緩存的容量都很小。

二級緩存，它是為了協調一級緩存和內存之間的速度。cpu 調用緩存首先是一級緩存，當處理器的速度逐漸提升，會導致一級緩存就供不應求，這樣就得提升到二級緩存了。二級緩存它比一級緩存的速度相對來說會慢，但是它比一級緩存的空間容量要大。主要就是做一級緩存和內存之間數據臨時交換的地方用。

三級緩存是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存，在擁有三級緩存的 CPU 中，只有約 5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了 CPU 的效率。其運作原理在于使用較快速的儲存裝置保留一份從慢速儲存裝置中所讀取數據并進行拷貝，當有需要再從較慢的儲存體中讀寫數據時，緩存(cache)能夠使得讀寫的動作先在快速的裝置上完成，如此會使系統的響應較為快速。

三級緩存分類

Cache（三級緩存），分為兩種，早期的是外置，以后的升級產品都是內置的。而它的實際作用即是，L3 緩存的應用可以進一步降低內存延遲，同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲軟件都很有幫助。而在服務器領域增加 L3 緩存在性能方面仍然有顯著的提升。如具有較大 L3 緩存的配置利用物理內存會更有效，故它比較慢的磁盤 I/O 子系統可以處理更多的數據請求。具有較大 L3 緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。

其實最早的 L3 緩存被應用在 AMD 發布的 K6-III 處理器上，當時的 L3 緩存受限于制造工藝，并沒有被集成進芯片內部，而是集成在主板上。在只能夠和系統總線頻率同步的 L3 緩存同主內存其實差不了多少。后來使用 L3 緩存的是英特爾為服務器市場所推出的 Itanium 處理器。接著就是 P4EE 和至強 MP。Intel 還打算推出一款 9MB L3 緩存的 Itanium2 處理器，和以后 24MB L3 緩存的雙核心 Itanium2 處理器。

但基本上 L3 緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要，如配備 1MB L3 緩存的 Xeon MP 處理器卻仍然不是 Opteron 的對手，由此可見前端總線的增加，要比緩存增加帶來更有效的性能提升。

二級緩存價格

首先來算一筆小賬（2009 年 02 月），關于 Intel 處理器的二級緩存：

二級緩存 512K 的賽揚雙核 E1200 只要 270 元，二級緩存 1M 的奔騰雙核 E2140 售價為 370 元，需要花費 100 元來購買這額外的 512K 緩存；二級緩存 2M 的酷睿 2 E4300 或者奔騰雙核 E5200 的售價在 550 元以上，這就意味著得再出 200 元來購買這額外的 1M 二級緩存；二級緩存 3M 的酷睿 2E7200 售價 750 元，又得掏出 200 元來購買這額外的 1M 二級緩存；二級緩存 4M/6M 的酷睿 2 系列處理器依次類推……

不管酷睿 2、奔騰雙核還是賽揚雙核，它們的核心架構其實是完全相同的，頻率可以隨意更改，唯一不同的就是二級緩存?？梢院敛豢鋸埖卣f，Intel 就是在賣二級緩存，200 塊錢 1M。

事實上歷年來 Intel 都是通過二級緩存的大小來劃分產品線，初期只有奔騰和賽揚兩種規格，到了酷睿 2 時代 Intel 達到了登峰造極的境界：僅僅是雙核產品就擁有 512K、1M、2M、3M、4M、6M 多達六個版本，四核產品也有 4M、6M、8M、12M 四個版本，令人眼花繚亂！Intel 細分產品線的策略在每個價位都提供了優秀的產品，但也給廣大用戶制造了前所未有的困惑：到底多大二級緩存才夠用？

二級緩存發展

縱觀英特爾處理器的發展，且不論核心架構如何改變，以級數增長的二級緩存是最直觀的。奔騰 4 時代 0.18 微米工藝的 Willamette 擁有 256K 二級緩存，0.13 微米的 Northwood 核心擁有 512K，后期 0.09 微米的 Prescott 一度增大到 1M。到了酷睿時代，在架構發生了翻天覆地的變化的同時，65 納米工藝讓二級緩存再次翻倍，即便是剛推出時低端酷睿的代表 Allendale 核心，二級緩存也達到了 2M，高端酷睿更是擁有 4M 的二級緩存。進入 45nm 工藝后，二級緩存的容量進一步加大，高端 E8X00 系列二級緩存達到了驚人的 6M，低端 E7X00 也達到了 3M 之多，至此 Intel 從 512K 到 6M 甚至 12M 實現了二級緩存的“無縫銜接”。

市場中沒有永遠的落后者，當 AMD 進入 45nm 時代，Phenom II 的到來，AMD 也能通過核心數量和緩存的搭配，設計出定位不同市場的 CPU。

對性能的影響

而三級緩存對性能影響時高時低。在游戲方面，提升三級緩存的容量對游戲的性能影響很大，雖然對一般家用機沒有什么用，但是如果是網吧機或者是發燒機提升三級緩存的容量還是會有顯著的性能提升的。雖然三級緩存也能為 PC 帶來顯著的性能提升，但畢竟三級緩存是作用于服務器的，對 PC 來說，三級緩存還是只能做個輔助作用，在其他參數相同的情況下，三級緩存容量越大，則性能更好，如果其他參數不相同的話，這時三級緩存的作用就不明顯了。

不管三級緩存的作用大不大，它畢竟也是為電腦發展作出貢獻的參數之一。

發展歷程

最早的 L3 緩存被應用在 AMD 發布的 K6-III 處理器上，當時的 L3 緩存受限于制造工藝，并沒有被集成進芯片內部，而是集成在主板上。在只能夠和系統總線頻率同步的 L3 緩存同主內存其實差不了多少。后來使用 L3 緩存的是英特爾為服務器市場所推出的 Itanium 處理器。接著就是 P4EE 和至強 MP。Intel 還打算推出一款 9MBL3 緩存的 Itanium2 處理器，和以后 24MBL3 緩存的雙核心 Itanium2 處理器。

但基本上 L3 緩存對處理器的性能提高顯得不是很重要，比方配備 1MBL3 緩存的 XeonMP 處理器卻仍然不是 Opteron 的對手，由此可見前端總線的增加，要比單純增加緩存帶來更有效的性能提升。

縱觀 AMDPhenom 處理器的發展，核心架構的改進相對有限，而三級緩存的變化是最直觀的。從早期 Phenom 的 2MB 三級緩存，猛增至 Phenom II 的 6MB 三級緩存，而為了市場的需要，又推出了采用 Phenom II 架構但沒有三級緩存的 Athlon X4。而 AMD 處理器獨有的雙核、三核、四核架構，加上緩存的不同搭配，一時間，AMD 處理器呈現出門丁興旺的景象。

對于 AMD 的用戶來說，多是追求性價比的用戶，而 AMD 處理器這樣的現象，對用戶既是好事也是壞事，好是用戶的選擇更多了，壞的是用戶對 CPU 的選擇無所適從。而細細觀察，AMD 處理器百龍爭寵的現象，無外乎是核心與緩存搭配的結果。

與 65nm Phenom 相比，新一代 45nmPhenom II 最大的變化就是升級到了 45nm SOI 沉浸式光刻生產工藝，好處就是主頻更高、功耗更低、集成度更高，特別是三級緩存從 2MB 猛增到了 6MB！

三級緩存翻了三倍，自然需要付出一定的代價，通過 Phenom 和 Phenom II 芯片示意圖的對比，就能略知一二了：

Brcelona/Agena 集成了 4.68 億個晶體管，核心（Die）面積大約 285 平方毫米，Shanghai/Deneb 的晶體管增加了 62%，多達 7.58 億個，但核心面積卻減小了 9.5%，只有 258 平方毫米，新工藝的好處可見一斑。

晶體管數量增加如此之多主要就是因為三級緩存的大幅擴容，這部分在整個核心里的面積比例也從大約六分之一提高到了足有三分之一。