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一级缓存(L1Cache)位于CPU内核的旁边,是与CPU结合为紧密的CPU缓存,也是历史上早出现的CPU缓存。由于一级缓存的技术难度和制造成本高,提高容量所带来的技术难度增加和成本增加大,所带来的性能提升却不明显,性价比很低,而且现有的一级缓存的命中率已经很高,所以一级缓存是缓存中容量小的,比二级缓存要小得多。一般来说,一级缓存可以分为一级数据缓存(DataCache,D-Cache)和一级指令缓存(InstructionCache,I-Cache)。二者分别用来存放数据以及对执行这些数据的指令进行即时解码。大多数CPU的一级数据缓存和一级指令缓存具有相同的容量,例如AMD的AthlonXP就具有64KB的一级数据缓存和64KB的一级指令缓存,其一级缓存就以64KB64KB来表示,其余的CPU的一级缓存表示方法以此类推。
二级缓存(L2Cache)是CPU的第二层高速缓存,分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能,原则是越大越好,现在家庭用CPU容量大的是4MB,而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达2MB—4MB,有的高达8MB或者19MB。三级缓存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。
CPU依靠指令来计算和控制系统,每款CPU在设计时就规定了一系列与其硬件电路相配合的指令系统。指令的强弱也是CPU的重要,指令集是提高微处理器效率的有效工具之一。在计算机指令系统的优化发展过程中,出现过两个截然不同的优化方向:CISC技术和RISC技术。CISC是指复杂指令系统计算机(ComplexInstructionSetComputer);RISC是指精减指令系统计算机(ReducedInstructionSetComputer)。这里的计算机指令系统指的是计算机的层的机器指令,也就是CPU能够直接识别的指令。随着计算机系统的复杂,要求计算机指令系统的构造能使计算机的整体性能更快更稳定。初,人们采用的优化方法是通过设置一些功能复杂的指令,把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的指令系统实现,以此来提高计算机的执行速度,这种计算机系统就被称为复杂指令系统计算机,即
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