如何检测cpu二级缓存是否损坏详解二级缓存对CPU性能影响

本文主要是关于二极缓存的介绍，并阐述了二级缓存是否损坏的查看方法，并探讨了二级缓存对CPU性能的影响。

二级缓存

二级缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理；如果没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存。

正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高（大多数CPU可达90%左右），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间，也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说，CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。最早先的CPU缓存是个整体的，而且容量很低，英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求，而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存（Data Cache，D-Cache）和指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两者可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。

如何检测cpu二级缓存是否损坏

可以通过CPU-Z进行查看：

百度搜索CPU-Z，并进行下载安装；

运行已安装的软件，在界面上就能看到二级缓存信息：

如何检测cpu二级缓存是否损坏详解二级缓存对CPU性能影响

二级缓存损坏的解决方法

如果在默认频率下仍然频繁死机，就很可能是这款处理器的二级缓存有缺陷，才造成无法稳定运行的。面对这种情况，除了更换处理器之外，还有一种解决方案就是在BIOS当中屏蔽CPU的二级缓存。操作方法比较简单，在开机时按住“Delete”即可进入BIOS界面。利用键盘上的方向键进行操作，并找到“CPU Level 2 Cache”选项（如图），将后面的参数从“Enabled”修改为“Disabled”。保存退出后重启电脑，电脑就可以稳定运行了。不过需要注意的是，由于将二级缓存关闭后会大幅度降低处理器的性能表现，所以系统的性能会受到很大的影响。不过即便是如此，酷睿处理器凭借强大的一级缓存，其性能也明显优于同频的奔腾处理器。

由于目前的新主板基本都没有禁用二级缓存的BIOS设计了，所以上述方法对于现在的新主板来说不再适用。在条件允许的情况下，最好还是不要购买ES版处理器。因为此类处理器本来就是工程样品，所以难免可能有各种各样的隐性问题。即便是图便宜要选购ES版处理器，也最好选择同城卖家，并要求对方提供与散装正式版处理器相同的保修服务。而如果对方拒绝提供保修，或者并不答应白纸黑字写下保修条款，那么所要购买的ES版处理器就很可能有猫腻。

详解二级缓存对CPU性能影响

现代桌面级PC的CPU二级缓存容量大多数在64KB到2MB之间。因为CPU二级缓存容量对CPU性能有不小的影响，所以低端CPU和中高端CPU在物理结构上的差异主要就是二级缓存容量的大小。那么二级缓存容量为什么如此重要？它对CPU性能有什么样的影响呢？

正如在《浅谈 CPU缓存的分级》中所讲的，CPU二级缓存作为一级缓存的“后备仓库”，用于为一级缓存存储更多的数据，减少CPU直接访问内存的次数。理论上，CPU访问并调用缓存的数据所占的比重越大，则CPU访问并调用内存的数据所占的比重就越小，那么因访问内存而耽误的时间就越少。所以缓存的容量越大，CPU的实际效率也就越高，性能就越强。

实际上，现在Intel和AMD处理器在一级缓存的逻辑结构设计上有所不同，所以二级缓存对CPU性能的影响也不尽相同。因为CPU读取的数据（包括指令）中有80%的数据来自一级缓存，所以一级缓存的逻辑结构决定了CPU二级缓存容量对CPU性能的影响。Intel的Pentium 4及Celeron系列处理器的一级数据缓存被称为“数据代码指令追踪（读写）缓存”；AMD的Athlon 64/Athlon XP/Sempron/Duron系列处理器的一级数据缓存叫作“实数据读写缓存”。

这两类CPU一级缓存不同的逻辑结构有什么不同？下面，我用一个例子来描述。

假设有一个运算任务，要从“1”一直递加到“999999”。在传统的“实数据读写缓存”架构下，这一系列数据中最先用到的数据（如 “1、2……449、450”）将存储在CPU一级数据缓存中，更多的数据（如“451、452……899999、900000”）存储在CPU二级缓存中，其余的数据（如“900001、999002……999998、999999”）暂存在内存中，CPU将按照一级数据缓存、二级缓存和内存的顺序读取这些数据。

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传统的一级数据缓存的存储方式

但是在“数据代码指令追踪缓存”架构的CPU中，一级数据缓存并不存储这些最先用到的数据（“1、2……449、450”），而是将这些数据存储到二级缓存中，一级数据缓存仅仅存储这些数据在二级缓存中的起止地址（又称为：指令代码）。例如，数据“1、2……449、450” 顺序存储在二级缓存中，数据“1”所在地址为“00001F”，数据“450” 所在地址为“00451F”，实际上一级数据缓存只需要存储“00001F”和“00451F”这两个地址就可以了，而不需要存储大量的数据。

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“数据代码指令追踪缓存”架构的一级数据缓存的存储方式

但是由于其一级数据缓存不存储数据，数据存储在二级缓存中，因此对二级缓存容量的依赖非常大，所以CPU需要更大的二级缓存容量才能发挥出应有的性能。在实际应用中，CPU处理的数据中大多数都是0KB～128KB大小的数据，128KB～256KB的数据约有10％，256KB～512KB的数据有5％，512KB～1MB的数据仅有3％左右。所以对于这种CPU来说，二级缓存容量从0KB增加到256KB对CPU性能的提高几乎是直线性的；增加到512KB对CPU性能的提高稍微小一些；从512KB增加到1MB，普通用户就很难体会到CPU性能有提高了。正因为如此，大家能感受到Pentium 4 C（512KB二级缓存）与Celeron（128KB二级缓存）的性能差异，却很难感受到Pentium 4 C（512KB二级缓存）与Pentium 4 E（1MB二级缓存）的性能差异了。

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CPU处理数据大小的概率分布图

例如，同为2.8GHz主频的Celeron D（256KB二级缓存）和Pentium 4 E（1MB二级缓存）运算super π 104万位的耗时分别为56秒和48秒，除去外频（前者为133MHz，后者为200MHz）的差异和超线程技术的影响，两者的性能差距只有10％左右，对于普通用户而言这样的性能差距是微不足道的；只有对CPU运算性能要求“苛刻”的玩家来说更大的二级缓存容量才是必须的。

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Celeron D

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Pentium 4 E

相对的，由于AMD的Athlon 64/Athlon XP/Sempron/Duron系列产品的一级数据缓存直接存储数据，而且128KB的容量在大多数情况下就可以承担CPU所急需的数据，所以其二级缓存对CPU性能的影响并没有那么大。这也就解释了为什么主频和外频相同的Athlon XP（256KB或512KB二级缓存）和Duron（64KB二级缓存）虽然二级缓存容量差异巨大，但实际性能差距不大的原因。而且Athlon 64/Sempron 系列CPU在内存控制器、流水线长度、频率、总线架构和扩展指令集等诸多方面与以前的产品都有差异，因此在性能上受二级缓存容量的影响就更小了。

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Sempron

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Athlon 64

综上所述，在CPU性能方面，并非只从二级缓存容量上作对比就可以得到准确的答案，实际上还要考虑到缓存的总体设计结构、一级数据缓存容量等因素。虽然从总体上来讲，二级缓存容量越大越好，但是并不是二级缓存容量提高一倍就能使CPU性能提升一倍。因此对于一般家庭用户来说，电脑主要是用来上网、欣赏音乐和电影以及文字处理，二级缓存为256KB的Celeron D或Sempron已经足够了。只有对3D游戏、办公软件和多媒体编辑性能要求较高的用户才需要更大二级缓存的CPU。