在游戏CPU领域，AMD的7800X3D与7950X3D处理器以其庞大的缓存资源脱颖而出，成为性能佼佼者。但这并非因为它们拥有最多核心或最高运行速度，而是得益于其精心设计的缓存系统。那么，CPU缓存究竟是怎样的存在呢？简言之，它就像处理器内部的微型超快存储，专为加速数据抓取而打造，堪称CPU的即时加速库。
然而，缓存并非越庞大越好——7950X3D并非在所有核心上都堆砌额外缓存，其设计理念自有其独特之处。实际上，尽管大容量缓存能在一定程度上提升游戏性能，但也会带来一些副作用。若想全面了解CPU缓存及其对性能的影响，请继续阅读以下内容。
什么是CPU缓存？
CPU缓存，顾名思义，是处理器内置的一小块内存。它可以被集成在单个核心中，也可以被多个核心共享。它就位于处理器内部，与CPU紧密相邻，确保在执行任务时，CPU无需每次都去系统RAM中取数据。不同处理器的缓存容量各不相同，小到几千字节，大到数兆字节。
尽管现在我们有高速SSD和更快的RAM，但缓存依旧不可或缺，其关键作用在于加速。早在1990年代，RAM的速度就难以满足CPU的需求，成为了CPU设计的瓶颈。因此，设计者们开始在芯片内部加入缓存，作为CPU的“贴身保镖”。
缓存容量虽不及RAM，但其速度快，有效弥补了这一点。然而，将内存集成到芯片上成本高昂，因此缓存通常不会做得太大。AMD的3D V-Cache技术打破了这一局限，成功提升了缓存效益，为高性能游戏芯片的诞生奠定了基础。
缓存如何工作？
随着缓存技术的普及，缓存与RAM的运用变得更加精细，催生了内存层次结构的概念：缓存位于顶层，RAM位于中层，而存储则在最底层。这种层级设计让CPU常用数据得以靠近处理器，缩短了等待时间，使电脑运行更敏捷。
缓存自身也分为多个层级，主要有L1、L2和L3三级。虽然它们都是缓存，但各自承担着不同的角色。
L1缓存位于CPU最接近的位置，是容量最小的缓存。它分为L1指令缓存（L1i）和L1数据缓存（L1d），每个CPU核心都有自己的L1缓存，容量仅数千字节，主要存放CPU最近使用或将要使用的数据。如果所需数据不在L1中，CPU会转向L2缓存查询。
L2缓存虽然也常与单个核心绑定，但在某些CPU中会被多个核心共享。其容量远大于L1，比如酷睿i9-12900K的每个P核心都配备了80KB的L1缓存和1.25MB的L2缓存。然而，容量增加的同时，访问延迟也会增长，这意味着核心与L2间的信息交换耗时更长。考虑到CPU处理任务的紧迫性，L2的延迟不容忽视。如果L2也未能命中目标数据，CPU便会求助于L3缓存。
L3缓存是跨核心共享的，容量庞大。例如，7950X3D拥有128MB的L3缓存和附加的3D V-Cache，而L2仅为16MB。L3的延迟比L2更高，但其重要作用在于减少CPU直接向RAM索取数据的频率。毕竟，相较于其他内存层次，RAM的速度和延迟表现较差，CPU每次访问RAM都会造成一定的效率损失。
部分CPU还配备了L4缓存，它通常作为CPU封装上的辅助RAM存在。例如，早期基于Broadwell架构的Intel 14nm CPU内置了128MB嵌入式DRAM，而后续的Sapphire Rapids服务器CPU则可能配备HBM2，这在某种程度上也可视为另一级缓存的延伸。
CPU缓存对游戏重要吗？
CPU缓存对游戏体验有着显著影响。尽管过去人们普遍认为单线程性能、每周期执行指令数（IPC）和运行频率是决定游戏性能的关键因素，但现在看来，缓存大小可能才是AMD和英特尔在竞争中争夺的焦点。
在当前游戏设计的背景下，缓存显得尤为重要。现在的游戏充满变数，频繁要求CPU处理简单的指令集。如果缓存不足，显卡就得等待CPU，因为积压的指令会导致处理瓶颈，拖慢整体速度。AMD的3D V-Cache技术在游戏CPU性能对比图表中展现出的优势，正是这项技术带来的显著差异。
近年来，游戏对缓存的依赖趋势愈发明显。AMD早已意识到这一点，多年来不断提升其CPU产品的缓存容量，并在Ryzen 7 5800X3D及后续的Ryzen 7000系列中，通过3D V-Cache技术进一步扩大了这一优势。
英特尔也不甘落后，其最新的CPU系列配备了史上最多的缓存，以确保在游戏性能上能与AMD一较高下。未来，随着缓存容量的持续增加，游戏性能的界限有望被不断突破。
