高性能 CPU 从 L3 Cache 谈起
在当今桌面型 CPU 市场的激烈竞争中，Intel 不得不将原来用在高端 CPU 的一些技术应用到中低端的 CPU 中。Pentium 4 CPU 是其中一个典型的代表，它定位是供商业工作站、家庭台式机、笔记本等使用，而其中不乏 Xeon、Itanium 2 等 CPU 中的先进技术。这篇文章将深入探讨 L3 Cache 技术的发展历史、工作原理和性能影响。
L3 Cache 技术发展历史
Cache 系统所用的介质是 SRAM，价格高昂，向来无法在一般的 CPU 中大量使用。但 Cache 系统跟 CPU 性能有很大的关系。所以，在比较贵的 CPU 上才出现较大容量的 Cache。Intel 的 CPU 中，早期的 386 只有 L1 Cache，当时还没有 L2 Cache，到了 486 和 Pentium CPU 才有了外部的 L2 Cache。而 Pentium Pro 和之后的 CPU 开始有了后端总线，L2 Cache 整合到 CPU 内部。其实，从 1995 年开始现身的 Alpha 21164 (EV5) 上已经开始整合了 2～4 MB 的 L3 Cache。
L3 Cache 是 CPU 的可选元件，在 Intel 的大部分 CPU 中都没有看到，只在 Pentium、Xeon 和 Itanium 等高端的 CPU 中才有。Intel 今后将推出多款具有 L3 Cache 的 Xeon MP 和 Itanium 服务器 CPU，均采用 0.13 微米制造技术，整合 4 MB 和 6 MB L3 Cache。从 Intel 的 CPU 发展计划来看，在 2005 年将采用 90 纳米工艺，制造具有 24 MB L3 Cache 的 CPU。
L3 Cache 的工作原理
L3 Cache 的工作原理可以分为三个级别：L1 Cache、L2 Cache 和 L3 Cache。CPU 需要一个数据时，首先按照顺序在 L1、L2 和 L3 Cache 中查找，如果没有找到，然后向内存或总线请求数据。这种机制可以大大提高 CPU 的性能。
L3 Cache 与性能的关系
L3 Cache 的大小对 CPU 的性能有很大的影响。在 CPU 中，如果 L3 Cache 越大，那么 CPU 的性能也会越高。从理论上来说，CPU 读取 Cache 的命中率为 80%。如果增加 L3 Cache，那么 CPU 读取数据的命中率也会增加。Intel 和 AMD 的多种 CPU 之间的测试，比较加了 1 MB L3 Cache 的 Xeon CF 的性能变化，结果显示 L3 Cache 对 CPU 性能的影响非常大。
结论
L3 Cache 技术对高性能 CPU 的影响非常大。Intel 将推出多款具有 L3 Cache 的 Xeon MP 和 Itanium 服务器 CPU，这将使 CPU 的性能大大提高。同时，L3 Cache 的大小对 CPU 的性能也有很大的影响。因此，在选择 CPU 时，L3 Cache 的大小是一个非常重要的指标。
