2024年6月12日发(作者：)

Intel与AMD二级缓存的差别！为什么Intel CPU的二级缓存总是比AMD的大？

为什么Intel CPU的二级缓存总是比AMD的大上不少？

Intel处理器的二级缓存是一本书，一级缓存可以说是一个目录，我需要

看书的内容的时候需要先看目录。而AMD处理器的缓存则是一大一小两个仓库，

一级缓存是小仓库，但离我们比较近，二级缓存是一个大仓库，离我们稍微远点，

当存放货物的时候不管什么都先放到小仓库，小仓库放不下了就往大仓库里扔。

比如Intel的处理器的二级缓存要存储：I love Intel这句话，那么这句话的

所有单词可能都存储在二级缓存中，而一级缓存可能只会存储一些符号例如每个

单词的开头代码：I、L、I，当系统需要读取这段话时先从一级缓存中找到这三

个字母，然后再从二级缓存里调取整句话。

AMD的处理器一级缓存和二级缓存是直接存储和读取数据，比如AMD三个字母，

可以直接写在一级缓存上，如果一级缓存只够存储AM，而不够存储D，那么D

这个字母就存储在二级缓存中。这也是目前AMD处理器一级缓存较大，二级缓存

较小，但性能并不弱的一个原因。

缓存:CPU寻找数据的“快捷方式”.简单的说，缓存是数据由内存通往CPU的桥

梁。它的速度比内存快得多，但是容量也比内存小的多。同时缓存依据读取速度

和容量进一步分为一级和二级。在CPU需要数据的时候，遵循一级缓存→二级缓

存→内存的顺序，从而尽量提高读取速度。这样“缓存+内存”的系统就同时兼

具了速度和容量的优点。

我们可以打个比方，假设CPU是一名“老师”，她现在的任务就是要尽快在

一幢“教学楼”(内存)中找到众多“学生”(数据)中的一个。当她可能要找的

“学生”(数据)都提前被安排进一间“教室”(一级缓存)中的时候，CPU“老

师”找起来自然就快多了。如果很不幸“教室”(一级缓存)中找不到那名“学

生”(数据)，她会再去“小礼堂”(二级缓存)中找找看，都找不到的话，最后再

去硕大的“教学楼”(内存)中慢慢搜索。

AMD和Intel：巨大差异皆因设计不同

提到二级缓存容量的差距，还得从两大CPU巨头对一级缓存的理解说起。对，

没看错，就是平常曝光率远逊于二级缓存的“一级缓存”!它才是造成上面提到

巨大差异的“罪魁祸首”。

现今的CPU中，Intel对一级缓存的理解是“数据代码指令追踪缓存”，即

是说一级缓存中存储的其实只是二级缓存中数据和指令的地址，而不是这些数据

和指令的复制。我们还用上面的比喻形象说明一下，Intel老师在“教室”(一

级缓存)中并不会看到任何一名学生，而只有一张写着“学生名字”和“所在座

位号”的座次表(数据地址)。Intel老师会在拿了座次表之后，去那间“小礼

堂”(二级缓存)中按照“座位号”寻找那名“学生”(数据)。在这样的架构下，

Intel老师自然需要更大的“礼堂”来按顺序坐下更多地学生。也就是说，二级

缓存的容量相当程度上影响了Intel CPU的性能。

相比之下，AMD对一级缓存的定位是“实数据读写缓存”，即二级缓存中的

一部分数据都要在一定的规则下搬到一级缓存中。对于前面的比方，AMD老师在

“教室”中总能看到刚刚从“礼堂”(二级缓存)那边赶来的“学生”(数据)。这

样子的结构下，AMD老师也就不需要太大的“礼堂”来坐下更多地“学生”了。

二级缓存的容量自然对AMD CPU的整体性能影响小些。相对的，AMD则总是试图

把一级缓存这间“教室”扩建的更大些。

不仅在一级缓存的工作方式上有区别，而且AMD的CPU在一级缓存的大小上

还占有优势，以AMD Athlon64 X2 6000+ AM2(盒)为例，两个内核各配备64KB

数据高速缓存、64KB指令高速缓存。而价格稍高的Intel Core 2 Duo E6320 (三

年盒)，两个内核各配备32KB数据高速缓存、32KB指令高速缓存。

当然，上面只是Intel的AMD的CPU二级缓存巨大差异的主要原因。事实上

CPU对二级缓存容量的“敏感”与否还受到诸如内存控制器，流水线长度、频率、

总线架构和指令集等等多方面的影响。在多核CPU中还关乎各个物理内核之间的

数据交换问题（简单的说就是两位“老师”能不能查找同一间“礼堂”）。

在多核心CPU中，对二级缓存的利用效率有高有低。简单的说，Intel新一

代Core架构二级缓存的利用最为优秀，AMD的Athlon X2系列次之，较老的

Pentium D（Pentium EE）系列最差。

越大越好？够用就好！

几年时间里，二级缓存从小小的64KB一举增长到了8MB，整整128倍！越

来越大的二级缓存是不是真的换来了CPU性能同样“突飞猛进”发展？还是只

不过是Intel和AMD联手玩的数字游戏？

其实，二级缓存容量对性能的影响是渐渐减弱的，当二级缓存从没有增长到

128KB时，带来的性能提升可能是直线上升的。但是当它从2MB增长到4MB的时

候，可能使用者甚至感觉不到性能的提升。这是因为在当前CPU所处理数据的过

程中，几乎无时不刻需要用到128KB以下的缓存，但是需要用到1MB以上缓存的

时候很少（2%左右）。因此虽然二级缓存越涨越大，实际上对CPU性能的影响却

是越来越小的。像文章开头的两款CPU，二级缓存巨大的差异并不会最终表现在

CPU速度上。因此，完全不必要盲目追求二级缓存的高容量，够用就好。

看到这里，大家应该明白AMD和Intel两种CPU二级缓存方面巨大差异的原

因了吧。正是这样的原因，对于不同架构的CPU，二级缓存的容量绝对不是判断

优劣的标准！如果下次再有JS想用二级缓存的大小忽悠你，理直气壮的告诉他

真相吧！！

土老冒：俺知道电脑里最重要的就是处理器，也就是你们经常用洋文表示的CPU，

它好比是电脑的大脑，负责进行各方面的运算，俺经常听你们说，CPU的二级缓

存很重要，它有1M、512K什么的，你能跟俺解释一下什么是二级缓存吗？

Z博士：土老冒这个问题问得不错啊，二级缓存是考量CPU性能好坏的一个重要

标准。不过谈它前要先谈谈什么是CPU缓存。CPU缓存（英文叫 Cache Memory）

是位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。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，就可避开内存直接从缓存中调用，从而加快读取速度。在

CPU中加入缓存是一种高效的解决方案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变

成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影

响很大，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。

土老冒：完全不懂你的解释方法，你认为对俺这种没文化的人，你这样说有用吗？

不请你喝可乐了！

Z博士：„„那我就举个简单的例子吧，仓库中临时堆放货物的地方你应该知道

吧？货物从运输车辆上放下时临时堆放在这个地方，然后再搬到规定的位置长时

间存放。货物在这个临时地方存放的时间很短，可以把它看成是一个临时货场。

土老冒：这下俺听懂了，说白了就是一个临时货物堆放地，不过你好像并没有提

到我问的二级缓存！

Z博士：最初缓存只有一级，后来随着处理器速度提升，一级缓存就开始不够用

了，于是就添加了二级缓存。二级缓存比一级缓存速度要慢，但容量更大，不过

这个二级缓存对不同的处理器也是不同的，比如现在的Intel处理器和AMD处理

器的二级缓存工作方式就完全不一样。

土老冒：有什么不一样？我发现Intel的处理器二级缓存都比同档次的AMD处理

器二级缓存大，它们的工作方式到底有什么不同？

Z博士：在回答这个问题前，先补充一下个问题，一级缓存的速度比二级缓存快

很多。目前，AMD的处理器一级缓存和二级缓存是直接存储和读取数据，比如 AMD

三个字母，可以直接写在一级缓存上，如果一级缓存只够存储AM，而不够存储D，

那么D这个字母就存储在二级缓存中。这也是目前AMD处理器一级缓存较大，二

级缓存较小，但性能并不弱的一个原因。

土老冒：那么Intel又是怎样的呢？我发现Intel处理器的二级缓存都很大，好

像四核的处理器目前已经达到8M了，而AMD最大的才2M。

Z博士：Intel自Pentium 4起就使用数据缓存+指令追踪缓存两个部分。传统指

令缓存暂存的是正在执行的指令信息，而追踪缓存记录的则是过去若干周期指令

执行状况，相当于提供一个指针功能。估计这么解释你又晕了，我还是举个例子

吧：如果比如Intel的处理器的二级缓存要存储：I love Intel这句话，那么

这句话的所有单词可能都存储在二级缓存中，而一级缓存可能只会存储一些符号

例如每个单词的开头代码：I、L、I，当系统需要读取这段话时先从一级缓存中

找到这三个字母，然后再从二级缓存里调取整句话。

土老冒谈硬件 什么是处理器的二级缓存

Intel处理器的缓存好似一本书，L1是目录，L2是具体内容

土老冒：俺有些似懂非懂的，你看这样理解对吗？比如说Intel处理器的二级缓

存是一本书，一级缓存可以说是一个目录，我需要看书的内容的时候需要先看目

录。而AMD处理器的缓存则是一大一小两个仓库，一级缓存是小仓库，但离我们

比较近，二级缓存是一个大仓库，离我们稍微远点，当存放货物的时候不管什么

都先放到小仓库，小仓库放不下了就往大仓库里扔。

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