現(xiàn)代桌面級PC的CPU二級緩存容量大多數(shù)在64KB到2MB之間。因為CPU二級緩存容量對CPU性能有不小的影響，所以低端CPU和中高端CPU在物理結構上的差異主要就是二級緩存容量的大小。那么二級緩存容量為什么如此重要?它對CPU性能有什么樣的影響呢?

CPU二級緩存作為一級緩存的“后備倉庫”，用于為一級緩存存儲更多的數(shù)據(jù)，減少CPU直接訪問內存 的次數(shù)。理論上，CPU訪問并調用緩存的數(shù)據(jù)所占的比重越大，則CPU訪問并調用內存的數(shù)據(jù)所占的比重就越小，那么因訪問內存而耽誤的時間 就越少。所以緩存的容量越大，CPU的實際效率也就越高，性能就越強。

實際上，在武林網(wǎng)上講到，現(xiàn)在Intel和AMD處理器在一級緩存的邏輯結構設計上有所不同，所以二級緩存對CPU性能的影響也不盡相同。因為CPU讀取的 數(shù)據(jù)(包括指令)中有80%的數(shù)據(jù)來自一級緩存，所以一級緩存的邏輯結構決定了CPU二級緩存容量對CPU性能的影響。Intel的Pentium 4及Celeron系列處理器的一級數(shù)據(jù)緩存被稱為“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤(讀寫)緩存”;AMD的Athlon 64/Athlon XP/Sempron/Duron系列處理器 的一級數(shù)據(jù)緩存叫作“實數(shù)據(jù)讀寫緩存”。

這兩類CPU一級緩存不同的邏輯結構有什么不同?下面，我用一個例子來描述。

假設有一個運算任務，要從“1”一直遞加到“999999”。在傳統(tǒng)的“實數(shù)據(jù)讀寫緩存”架構下，這一系列數(shù)據(jù)中最先用到的數(shù)據(jù)(如 “1、2……449、450”)將存儲在CPU一級數(shù)據(jù)緩存中，更多的數(shù)據(jù)(如“451、452……899999、900000”)存儲在CPU二級緩存中，其余的數(shù) 據(jù)(如“900001、999002……999998、999999”)暫存在內存中，CPU將按照一級數(shù)據(jù)緩存、二級緩存和內存的順序讀取這些數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)的一級數(shù)據(jù)緩存的存儲方式

但是在“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”架構的CPU中，一級數(shù)據(jù)緩存并不存儲這些最先用到的數(shù)據(jù)(“1、2……449、450”)，而是將這些 數(shù)據(jù)存儲到二級緩存中，一級數(shù)據(jù)緩存僅僅存儲這些數(shù)據(jù)在二級緩存中的起止地址(又稱為：指令代碼)。例如，數(shù)據(jù)“1、2……449、450” 順序存儲在二級緩存中，數(shù)據(jù)“1”所在地址為“00001F”，數(shù)據(jù)“450” 所在地址為“00451F”，實際上一級數(shù)據(jù)緩存只需要存儲“00001F”和“00451F”這兩個地址就可以了，而不需要存儲大量的數(shù)據(jù)。

“數(shù)據(jù)代碼指令追蹤緩存”架構的一級數(shù)據(jù)緩存的存儲方式

但是由于其一級數(shù)據(jù)緩存不存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲在二級緩存中，因此對二級緩存容量的依賴非常大，所以CPU需要更大的二級緩存容量 才能發(fā)揮出應有的性能。在實際應用中，CPU處理的數(shù)據(jù)中大多數(shù)都是0KB～128KB大小的數(shù)據(jù)，128KB～256KB的數(shù)據(jù)約有10%，256KB～512KB的 數(shù)據(jù)有5%，512KB～1MB的數(shù)據(jù)僅有3%左右。所以對于這種CPU來說，二級緩存容量從0KB增加到256KB對CPU性能的提高幾乎是直線性的;增加 到512KB對CPU性能的提高稍微小一些;從512KB增加到1MB，普通用戶就很難體會到CPU性能有提高了。正因為如此，大家能感受到Pentium 4 C(512KB二級緩存)與Celeron(128KB二級緩存)的性能差異，卻很難感受到Pentium 4 C(512KB二級緩存)與Pentium 4 E(1MB二級緩存)的性能差異了。