二级缓存有什么作用？

二级缓存有什么作用？

　CPU缓存（Cache
Memory）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。由此可见，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。

　　缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给
CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓
存中进行，不必再调用内存。

　　正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说
CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。
总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。

　　最早先的CPU缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行
了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板
上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存（Data
Cache，D-Cache）和指令缓存（Instruction
Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处
理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时，用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存，容量为12KμOps，表示能存储12K条微指令。

　　随着CPU制造工艺的发展，二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中，容量也在逐年提升。现在再
用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存，已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中，以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变，此时其以
相同于主频的速度工作，可以为CPU提供更高的传输速度。

　　二级缓存是CPU性能表现的关键之一，在CPU核心不变化的情况下，增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异，由此可见二级缓存对于CPU的重要性。

　　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。

　　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你感觉不是很明显。但是它的作用却不可忽视。它是暂存CPU运算时的数据的。硬盘的缓存主要在读/写的时候很突出。是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521K的和1M的都一样的话。英特尔恭喜为什么还推出1M的呢？他为什么不把
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P42.8E（1M二级缓存）。另一
个放P42.8C（521K）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。

二级缓存和一级缓存的作用是不同的，一级缓存主要是CPU用来储存和发布指令命令符的，它的大小一般都比较小。而二级缓存是CPU用来储存已调运数据的地方，CPU将数据调运出来，在由内存条过渡到计算的过程中，要经过二级缓存的储存和筛选，以区分出顺序运算和逻辑运算，之后分配给不同的运算器进行运算，二级缓存的作用不仅仅是储存，还是一个筛选器