CPU缓存是什么？一二三级缓存对CPU影响的重要程度介绍

我们知道，CPU性能是主要由CPU构架、核心线程数量、主频、缓存等诸多因素共同决定，而“缓存”是很多网友容易忽视的一个地方。那么，CPU缓存是什么？在电脑CPU中，一二三级缓存究竟谁对CPU性能影响最重要呢？下面潘少俊衡小编就来带大家全面科普一下。

CPU的一二三级缓存哪个重要？

CPU缓存是什么？

CPU缓存（Cache Memory）是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。CPU高速缓存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，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。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，就可先缓存中调用，从而加快读取速度。

CPU缓存

缓存大小是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是从CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。

CPU缓存设计示意图

按照数据读取顺序和与CPU结合的紧密程度，CPU缓存可以分为一级缓存，二级缓存，如今主流CPU还有三级缓存，甚至有些CPU还有四级缓存。每一级缓存中所储存的全部数据都是下一级缓存的一部分，这三种缓存的技术难度和制造成本是相对递减的，所以其容量也是相对递增的。

为什么CPU会有L1、L2、L3这样的缓存设计？主要是因为现在的处理器太快了，而从内存中读取数据实在太慢（一个是因为内存本身速度不够，另一个是因为它离CPU太远了，总的来说需要让CPU等待几十甚至几百个时钟周期），这个时候为了保证CPU的速度，就需要延迟更小速度更快的内存提供帮助，而这就是缓存，如下图所示。

当CPU要读取一个数据时，首先从一级缓存中查找，如果没有找到再从二级缓存中查找，如果还是没有就从三级缓存或内存中查找。一般来说，每级缓存的命中率大概都在80%左右，也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到，只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取，由此可见一级缓存是整个CPU缓存架构中最为重要的部分。

CPU的一二三级缓存哪个最重要？

一般来说，每级缓存的命中率大概都在80%左右，也就是说全部数据量的80%都可以在一级缓存中找到，只剩下20%的总数据量才需要从二级缓存、三级缓存或内存中读取，由此可见一级缓存是整个CPU缓存架构中最为重要的部分。

但是，现在CPU的一级缓存几乎都一样，容量都比较小，多为64K，因此如今的CPU基本很少提一级缓存，主要是大家都一样，虽然最重要，但却不值得一提。

二级缓存，对CPU是很重要的，不过很多朋友会发现，如今很多Intel的CPU也都不怎么提二级缓存，只标注三级缓存。而AMD的不少新CPU也多为标注三级缓存为主，二级缓存只有部分型号会标注，比如AMD锐龙5 2600X提供3M三级缓存和16M三级缓存，R7 2700X则也只有16M三级缓存。而Intel酷睿i3 8100则只有6M三级缓存，高端的i7 8700K则只标注12MB。

CPU三级缓存对比

因此，在目前的新款CPU中，二级缓存的重要性在减弱，三级缓存则成为重点。

现代CPU的高速缓存体系结构是非常复杂的，其中包括硬件预取和数据转发，以便能提供最佳的高速缓存命中机会，有些CPU甚至还加入了L4缓存。

以上就是电脑CPU 一二三级缓存的知识科普。对于普通电脑用户来说，只要知道CPU缓存是决定CPU性能的因素之一，普通用户对CPU缓存并不太敏感，游戏玩家更为在意的CPU核心数、主频等因素，而对于一些3D制图、视频渲染用户来说，比较考验CPU综合性能，这个时候大缓存会显得更优势。