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1 # 原始地球人
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2 # Sunny科技微訊
這個主要是與耗電功耗有關,這些二級快取看著小,但是讀寫速度非常快,而且延遲也很低
這也決定了不可能大,一般幾m,十幾m一般都是伺服器上了
給你看個cpu的記憶體和二級快取三級快取的讀寫對比表
第一行是記憶體
二三四行分別是一級、二級、三級快取的速度
速度和延遲很關鍵的
記憶體40+ns
這個主要是與耗電功耗有關,這些二級快取看著小,但是讀寫速度非常快,而且延遲也很低
這也決定了不可能大,一般幾m,十幾m一般都是伺服器上了
給你看個cpu的記憶體和二級快取三級快取的讀寫對比表
第一行是記憶體
二三四行分別是一級、二級、三級快取的速度
速度和延遲很關鍵的
記憶體40+ns
簡單來說,是因為成本。
半導體工藝生產的東西,扣除廠房與裝置折舊、開發成本外,就是晶圓材料成本(當然了,還有行政管理、營銷等費用,這裡就不說那麼細了)。意思就是,一塊晶圓的成本假設是X元,能切成100顆,每一顆晶片的成本就是X/100(不包含晶片封裝,假設良率=100%)。
所以,儘可能縮小芯片面積並塞進更多的電晶體,就能生產出效能更高成本更低的晶片,這就是為什麼半導體生產工藝從100nm以上不斷進步到如今的7nm,越先進的半導體生產工藝能製造出效能更高、成本更低的晶片。代價就是高昂的研發成本、生產裝置費用。
投入那麼多研發費用不斷升級半導體工藝是有利可圖的,這就是為什麼現在很難買到80486處理器的原因之一,生產80486不會比最新i9成本更低(晶片大小差不多),所以80486處理器也不可能賣的更便宜,這麼一來,有幾個人會花差不多的價錢買一個效能只有五十分之一的晶片?既然沒幾個人會買的東西,投入生產就是賠本生意。
半導體工藝神奇之處亦在此,半導體工藝和機械製造、流程工藝不同,後兩者是隨著工藝的最佳化而將產品成本降低,但是產品本身的功能沒有很大的變化;半導體世界是除了工藝不斷進步外,產品效能也大幅躍進,未來想買一樣功能的產品都沒可能。
不論是一級快取還是二級快取,就是一個記憶單元(Memory Unit, MU)。早期的處理器,只包含算術邏輯單元(Arithmetic Logic Unit, ALU)和控制單元(Control Unit, CU),並不包含MU,原因在於半導體工藝不夠先進,沒法將龐大的MU塞進處理器中。在那個年代,4K記憶單元就幾乎和處理器晶片一樣大小,將這4K記憶單元和CPU做成一顆晶片,成本變成一倍卻沒啥作用,當時的處理器效能不高,記憶單元放在晶片內和晶片外對效能來說沒什麼差別,但成本太高的東西賣不出去可是要命的問題。
隨著半導體工藝的進步,目前的處理器包含了ALU,CU和MU,而MU幾乎就佔據了晶片一半的面積。無論是CPU還是GPU,MU太小沒有作用,MU太大成本又太高,MU必須控制在一個範圍內,這就是為什麼二級快取越多的處理器售價越高的原因,芯片面積決定成本。
其實,如果有種技術可以生產一種記憶單元,不僅速度奇快還能不消耗能量儲存資訊,什麼一級快取、二級快取、記憶體、快閃記憶體、磁碟都不需要了,計算機的架構會更簡單、更高效、更可靠,這也是人類目前在努力實現的目標。
總之,一級、二級快取、記憶體等存在的意義是在不大幅增加成本的前提下儘可能提升效能,不做大有技術上的限制,因為技術受限所以做大的結果是會讓成本大幅增加,沒法普及。不能普及就不會大量生產,不能大量生產就沒有可觀的營業額,也就沒有投資開發的必要了。