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CPU缓存是一种位于CPU与内存之间的短期存储器,其容量较小但交换速度较快。这种缓存的引入旨在解决工控机CPU运算速度与内存读写速度不匹配的问题。由于工控机的CPU运算速度较快,如果直接等待数据到达或将数据写入内存,将导致长时间的等待。为了缓解这一矛盾,缓存中存储了内存的一小部分数据,而这部分数据正是CPU即将访问的,从而加快了读取速度。
与个人电脑(PC)相比,国产工控机的CPU有何不同呢?IPC是专为工业生产设计的,而PC则主要用于个人和商业领域。
尽管它们有相似的基本配置,如主板、CPU和内存,但两者之间存在显著差异。PC通常是开放式结构,而国产工控机的机箱则是被铁皮封闭的,重量较大,有助于防尘和屏蔽电磁干扰。此外,国产工控机的电源采用抗冲击和抗干扰的电阻、电容和线圈,远不同于PC的电源。电源通常采用5-30V直流电源,适应工控环境的需求。
国产工控机CPU为何需要使用缓存?
缓存大小是CPU重要的性能指标之一。CPU中的高速缓存以与处理器相同的频率运行,远远快于系统内存和硬盘。由于CPU经常需要反复读取相同的数据块,高速缓存的增加可以显著提高CPU内部读取数据的命中率,避免频繁访问内存或硬盘,从而提高系统性能。然而,由于CPU芯片尺寸和成本的考虑,缓存容量相对较小。
CPU的缓存分为L1Cache(一级缓存)、L2Cache(二级缓存)和L3Cache(三级缓存)。L1Cache是内置在CPU内部的一级缓存,包括数据缓存和指令缓存。它对CPU性能有着重要影响,但由于CPU核心区域的限制,其容量相对有限。L2Cache是CPU缓存的第二层,可以分为内部和外部芯片。其容量的增加有助于提高CPU性能。至于L3Cache,它有两种类型,早期是外部的,而当前则是内置的。添加L3Cache可减少内存等待时间,提高大数据计算中处理器的性能。
缓存的大小对CPU性能至关重要。尽管缓存能够提高内部读取数据的速度,但由于CPU芯片尺寸和成本的限制,缓存容量相对较小。因此,国产工控机在平衡性能和成本之间做出了权衡,选择了适当大小的缓存来满足工业应用的需求。