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为什么ARM9嵌入式主板CPU需要用到高速缓存

作者: 发布于:2020/4/24 23:04:32 点击量:

什么是ARM9嵌入式主板CPU高速缓存?

CPU缓存(CacheMemory)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。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ARM9嵌入式主板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ARM9嵌入式主板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。

ARM9嵌入式主板CPU与PC的CPU有什么不同?

IPC是ARM9嵌入式主板PC是普通电脑,分别应用于工业生产和普通个人及商业领域。同作为电脑,ARM9嵌入式主板与PC的区别还是蛮大的。作为同根生的ARM9嵌入式主板、CPU、内存、各种外设串并口等基本配置是相同的。普通的PC机民用级的,ARM9嵌入式主板是工业级的,所在的工作环境的要求在结构是有区别的。普通的个人电脑多数是开放的,配有一个电源风扇向外吹风,并且有一些散热孔。ARM9嵌入式主板箱是被铁皮全部包地严严实实的,分量很重,里面会有2个风扇。包地严严实实地,又很重可以防尘,又可屏蔽电磁干扰。pc机有一个主板,上面有CPU插槽、内存槽、独立显卡等扩展槽。ARM9嵌入式主板有一叫无源底板的母版,带有CPU的主板要插在这个母板上特殊的插槽里,其它的扩展板也要插在母板上,这个是和PC内部结构最大的区别。此外,电源对于ARM9嵌入式主板来说,非常重要。

ARM9嵌入式主板电源采用的电阻电容和线圈等抗冲击抗干扰,这个是PC机的电源无法比拟的。电源通常会在采用5-30V直流电源。为什么ARM9嵌入式主板cpu需要用到缓存?缓存大小也是CPU的重要指标之一,缓存的结构和大小对ARM9嵌入式主板CPU的速度有很大的影响。CPU中高速缓存的运行频率非常高,通常以与处理器相同的频率运行,并且工作效率远远高于系统内存和硬盘。在实际工作中,CPU经常需要重复读取相同的数据块,高速缓存容量的增加可以大大提高CPU内部读取数据的命中率,而不是寻找内存或硬盘,从而提高了CPU的性能。系统。但是,由于CPU芯片尺寸和成本因素,缓存非常小。L1Cache(一级缓存)是CPU的一级缓存,分为数据缓存和指令缓存。内置的L1缓存的容量和结构对CPU性能有很大的影响。但是,缓存由静态RAM组成,结构复杂。

当CPU核心区域不能太大时,L1类高速缓存的容量不能太大。典型服务器CPU的L1缓存大小通常在32到256KB之间。L2Cache是CPU缓存的第二层。有内部和外部芯片。内部芯片二级高速缓存以与主频率相同的速度运行,而外部二级高速缓存以主频率的一半运行。L2缓存容量也会影响CPU性能,越大越好。当前,家庭中最大的CPU是512KB,而服务器和工作站的L2高速缓存是256-1mb,有时高达2MB或3MB。L3Cache。L3Cache有两种类型,早期的是外部的,而当前的是内置的。

实际上,L3高速缓存的应用可以进一步减少内存延迟并提高大数据计算中处理器的性能。减少内存等待时间并增加大量数据中的计算能力很有帮助。通过添加L3缓存,工控服务器性能仍然有了显着提高。例如,具有大型L3缓存的配置在利用物理内存方面会更有效,因此其较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有大型L3缓存的处理器可提供更有效的文件系统缓存行为,并缩短消息和处理器队列的长度。实际上,最早的L3缓存用于AMD发布的k6-iii处理器。那时,L3缓存受制造过程的限制,并且没有集成到芯片中,而是集成到了主板中。

仅可与系统总线频率同步的L3高速缓存与主存储器没有太大区别。L3高速缓存后来被英特尔的Itanium处理器用于服务器场。然后是P4EE和最终MP。英特尔还计划发布9MBL3高速缓存Itanium2处理器,以及下一个24MBL3高速缓存双核Itanium2处理器。但是基本上,L3缓存对于提高处理器性能不是很重要。例如,配备1MBL3缓存的XeonMP处理器仍然不是Opteron的竞争对手。因此,前端总线的增加比缓存的增加带来了更有效的性能改进。


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