投稿|IBM，预言了缓存的未来？( 二 )
除了 L1，L2 缓存有时也是芯片面积的大量消耗者，虽然它（通常）不受其他核心设计的限制，但它仍然必须与需要在芯片上 。任何大型共享缓存，无论最终成为 2 级缓存还是 3 级缓存，通常都可能是芯片的最大部分，具体则取决于所使用的工艺节点 。
实用性也是一个关键因素——我们在 AnandTech 上主要谈论通用处理器，尤其是那些基于 x86 构建的用于 PC 和服务器的处理器，或者用于智能手机和服务器的 Arm，但是有很多专用设计，它们的作用是针对特定的工作量或任务 。如果处理器核心需要做的只是处理数据，例如相机 AI 引擎，那么该工作负载就是一个明确定义的问题 。这意味着可以对工作负载进行建模，并且可以优化缓存的大小以提供最佳性能/功耗 。
如果缓存的目的是将数据靠近核心，那么任何时候缓存中的数据没有准备好，就称为缓存未命中——任何 CPU 设计的目标都是尽量减少缓存未命中，以换取性能或功率，因此具有明确定义的工作负载，
延迟也是设计大缓存的一个重要因素 。
您拥有的缓存越多，访问所需的时间就越长——不仅因为物理大小（以及与核心的距离），还因为有更多的缓存需要搜寻 。例如，可以在短短三个周期内访问小型现代 L1 缓存，而大型现代 L1 缓存可能需要五个周期的延迟 。小型 L2 缓存可以低至 8 个周期，而大型 L2 缓存可能有 19 个周期 。
缓存设计中涉及到的不仅仅是更大等于更慢，所有大型 CPU 设计公司都将煞费苦心地努力尽可能地缩短这些周期，因为通常 L1 缓存或 L2 缓存中的延迟节省提供良好的性能增益 。但最终如果你做得更大，您必须满足这样一个事实，即延迟通常会更大，但您的缓存未命中率（cache miss ）会更低 。这又回到了上一段讨论定义的工作负载 。我们看到像 AMD、英特尔、Arm 等公司与其大客户一起进行广泛的工作负载分析，以了解什么最有效以及他们的核心设计应该如何发展 。
IBM 的革命在第一段中，我提到IBM Z是他们的大型主机产品——这是行业的大拿 。它比政府授权的核掩体建造得更好 。这些系统支撑着社会的关键要素，例如基础设施和银行业务 。这些系统的停机时间以每年几毫秒为单位，并且它们具有故障安全和故障转移功能——对于金融交易，当它进行时，它必须无故障地提交给所有正确的数据库，甚至在发生故障的情况下整个链条的物理故障 。
这就是IBM Z的用武之地 。它非常小众，但具有令人难以置信的惊人设计 。
在上一代z15产品中，没有1 CPU = 1系统产品的概念 。IBM Z的基本单元是一个五处理器系统，使用两种不同类型的处理器 。四个计算处理器 (CP) 每个在 696mm2中包含12个内核和256MB共享L3缓存，构建在14nm工艺上，运行频率为5.2GHz 。这四个处理器分成两对，但两对也连接到存储控制器 (Storage Controller：SC)，同样是 696mm和14nm，但是这个存储控制器拥有960MB的共享L4缓存，用于所有四个处理器之间的数据 。
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请注意，该系统没有“全局”DRAM，每个计算处理器都有自己的 DDR 支持的等效内存 。IBM 然后将这五个处理器“drawer”与其他四个处理器组合成一个系统 。这意味着单个 IBM z15 系统是 25 x 696mm
的硅片面积，它们之间有 20 x 256 MB 的 L3 缓存，还有 5 x 960 MB 的 L4 缓存，以全对全拓扑连接 。
可以说，IBM z15 是一头野兽 。但是下一代 IBM Z，称为 IBM Telum 而不是 IBM z16，可能是因为他们对所有缓存采用了不同的方法 。
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