四、cpu的緩存介紹

　　cpu緩存現(xiàn)在都分兩個(gè)級(jí)別，一及緩存稱L1 cache，二級(jí)緩存稱為L2 cache.

　　當(dāng)然對(duì)于不同cpu，兩及緩存的作用是不同的。但總體來說，緩存是儲(chǔ)存cpu急需處理的數(shù)據(jù)的地方，當(dāng)cpu要處理東西的時(shí)候，緩存中就開始儲(chǔ)存這些數(shù)據(jù)，由于緩存速度非常之高，所以，cpu讀取這些數(shù)據(jù)的速度就相當(dāng)快。

　　由于緩存容量相當(dāng)小，但是當(dāng)緩存中的數(shù)據(jù)處理完了又沒有來得及重新添滿的時(shí)候，或者是緩存中的數(shù)據(jù)不是cpu馬上要處理的數(shù)據(jù)的時(shí)候，cpu就只有跳過緩存，直接村內(nèi)存讀取，內(nèi)存的速度要相對(duì)慢得多，所以這個(gè)時(shí)候cpu整體的速度就下降了。

　　當(dāng)然，AMD和intel在緩存上的結(jié)構(gòu)完全不同，這個(gè)造成了為什么intel的主流處理器的L2 cache緩存在2-4Mb，而AMD的L2 cache只有256kb-512kb.這個(gè)我們就要說到他們L1 cache的區(qū)別了。

　　intel的L1中不儲(chǔ)存cpu要處理的實(shí)際數(shù)據(jù)，他儲(chǔ)存的都是L2中數(shù)據(jù)的目錄，也就是intel的cpu要處理數(shù)據(jù)的時(shí)候先要訪問L1，為的是了解他要儲(chǔ)存的實(shí)際數(shù)據(jù)在L2中具體的位置。這個(gè)大大減少了cpu尋找L2數(shù)據(jù)的時(shí)間。比喻起來，intel的L2是一個(gè)倉庫，L1關(guān)于就是這個(gè)倉庫中儲(chǔ)存東西具體位置的目錄。

　　AMD完全不同，L1中就儲(chǔ)存實(shí)際數(shù)據(jù)，L2也儲(chǔ)存實(shí)際數(shù)據(jù)，當(dāng)L1中的數(shù)據(jù)用完了的時(shí)候，或者L1不能裝的過大的數(shù)據(jù)的時(shí)候，cpu就直接處理L2中的數(shù)據(jù)。比喻起來，AMD的L1是個(gè)小倉庫，L2是個(gè)大倉庫。

　　然后是為什么他們對(duì)L2需求不同：

　　AMD的很好理解，他cpu處理數(shù)據(jù)的時(shí)候是有續(xù)處理的，先處理L1，處理完了再處理L2，數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)。

　　intel采取的是則是亂處理方式，cpu不會(huì)衣順序處理數(shù)據(jù)，而是隨即挑選數(shù)據(jù)來處理，當(dāng)他隨便挑選的數(shù)據(jù)在L2中時(shí)，他就讀取L1了解數(shù)據(jù)在L2的位置，然后處理這個(gè)數(shù)據(jù)，但是當(dāng)數(shù)據(jù)不在L2中時(shí)，就讀取內(nèi)存。

　　這個(gè)造就了他們L2大小不同，intel的處理方式像是一個(gè)人隨機(jī)的在扔飛標(biāo)，飛標(biāo)落在標(biāo)盤每個(gè)地方的幾率是相同的，標(biāo)盤內(nèi)的紅心就是L2的數(shù)據(jù)，標(biāo)盤的其他地方是內(nèi)存。前面說了，L2中數(shù)據(jù)是高速的，只有處理L2的，才能更快，否則要慢很多。所以，一個(gè)隨機(jī)扔飛標(biāo)的人為了讓飛標(biāo)落在紅心的幾率更大，最好的辦法就是加大紅心的面積，也就是L2.因此為了提高cpu的速度，intel需要很大的紅心，也就是L2.

　　AMD則不同，他是一個(gè)接一個(gè)處理的，不是隨機(jī)的扔飛標(biāo)，他要考慮的只是L1和L2中單個(gè)數(shù)據(jù)的大小，因?yàn)閏pu要處理的數(shù)據(jù)幾乎都在0-2Mb之間，0-128kb的占了50%，128-256kb占了25%，256-512的占了24%，大于512kb的只占了1%.因此，512kb就能滿足cpu幾乎所有的需求了，只有處理那些1%的大于512kb的數(shù)據(jù)的時(shí)候AMD才會(huì)訪問內(nèi)存。因此AMD需求很小的L2.

　　五、cpu的緩存作用

　　CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾，因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分，但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問的，當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)，就可避開內(nèi)存直接從緩存中調(diào)用，從而加快讀取速度。

　　六、CPU的工作原理

　　總的來說，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應(yīng)的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。

　　上圖中我沒有畫總線，只是用邏輯方式對(duì)其進(jìn)行呈現(xiàn)。原因早期Intel的微處理器，諸如8085，8086/8088CPU，普遍采用了地址總線和數(shù)據(jù)總線復(fù)用技術(shù)，即將部分（或全部）地址總線與數(shù)據(jù)總線共用CPU的一些引腳。例如8086外部地址總線有20根，數(shù)據(jù)總線復(fù)用了地址總線的前16根引腳。復(fù)用的數(shù)據(jù)總線和地址總線雖然可以少CPU的引腳數(shù)，但卻引入了控制邏輯及操作序列上的復(fù)雜性。所以，自80286開始，Intel的CPU才采用分開的地址總線和數(shù)據(jù)總線。

　　不管是復(fù)用還是分開，對(duì)我們理解CPU的運(yùn)行原理沒啥影響，上圖沒畫總線的目的就是怕有些人太過于追求細(xì)節(jié)，一頭扎下去，浮不起來，不能從宏觀上藐視敵人。

　　總結(jié)：CPU的運(yùn)行原理就是：控制單元在時(shí)序脈沖的作用下，將指令計(jì)數(shù)器里所指向的指令地址（這個(gè)地址是在內(nèi)存里的）送到地址總線上去，然后CPU將這個(gè)地址里的指令讀到指令寄存器進(jìn)行譯碼。對(duì)于執(zhí)行指令過程中所需要用到的數(shù)據(jù)，會(huì)將數(shù)據(jù)地址也送到地址總線，然后CPU把數(shù)據(jù)讀到CPU的內(nèi)部存儲(chǔ)單元（就是內(nèi)部寄存器）暫存起來，最后命令運(yùn)算單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理加工。周而復(fù)始，一直這樣執(zhí)行下去，直到停電。