您手中的物品比口袋里的物品更容易取用，口袋里的物品比橱柜中的物品取用更快，比 Digikey 的物品取用更快。我列出的每种连续类型的存储都比前一种更大但速度更慢。

所以，让我们两全其美，让您的双手像 Digikey 仓库一样大！不，它不起作用，因为现在它们不再是真正的手了。他们是一个让你失望的炮弹。

较大的存储访问速度较慢的原因是距离。平均而言，更大的存储空间离您更远。对于物理项目和 RAM 都是如此。

计算机内存占用物理空间。出于这个原因，更大的内存在物理上更大，并且该内存中的某些位置将在物理上更远。由于速度限制，距离较远的东西需要更长的时间才能访问。对于你的口袋和 Digikey，速度限制是你手臂的速度，以及高速公路的速度限制。

在 RAM 的情况下，速度限制是电信号的传播速度、门和驱动器的传播延迟以及同步时钟的常见使用。即使金钱不是问题，并且您可以随心所欲地购买当今可用的最快 RAM 技术，您也无法从中受益。如果您愿意，可以布置一张 A4 大小的 L1 高速缓存，并将您的 CPU 放在中间。当 CPU 想要访问位于内存角落的某个内存时，从字面上看，请求到达那里需要一纳秒，而返回则需要一纳秒。这还不包括通过门和驱动器的所有传播延迟。这将严重减慢您的 3GHz CPU。

由于同步逻辑比异步逻辑更容易设计，因此 RAM 的一个“块”将使用相同的时钟进行计时。如果想让整个内存成为 L1 缓存，那么您必须使用慢速时钟来为整个内存提供时钟，以应对内存中最远位置的最坏情况时序。这意味着远程内存位置现在阻碍了本地内存位置，而本地内存位置本来可以更快。因此，最好的办法是对内存进行分区。缓存中最近和最小的部分将使用最快的时钟。下一个最近和最小的部分将使用稍慢的时钟，等等。

现在你有了 L1 & L2 缓存和 RAM。

这给我们带来了下一个原因，功耗。

缓存实际上会消耗大量电力。不仅是内存本身，还有围绕它的所有逻辑，这些逻辑处理高速缓存行和主内存之间的映射。增加这个额外逻辑的性能会导致功耗增加。现在，对于某些应用程序（移动、嵌入式），您更有动力保持较小的缓存。

请参阅Cache Design Trade-offs for Power and Performance Optimization：A Case Study（Ching-Long Su 和 Alvin M. Despain，1995 年）。

撇开所有经济/性能/功耗因素，您的问题的答案是：它取决于许多微观架构因素。

作为示例，请参阅此参考- 所有被测处理器的测量 L1 访问延迟为 4 个时钟周期。处理器的频率几乎相同，但 L1 缓存的大小相差高达 3 倍。

在上述测试中，跨多个不同处理器的 L1 持续延迟的原因在于缓存的微架构：缓存访问本身（从内存中检索数据）只需要一个时钟周期。额外的三个周期用于解码访问，检查数据是否存在等等......附加阶段的数量在测试中的处理器之间是相同的，因此访问延迟是相同的。

尽管有上述示例，但不应得出缓存延迟与缓存大小无关的结论。如果有人试图实现一个大得离谱的 L1 缓存，那么执行缓存读取所需的所有操作的逻辑也会变得很大。在某些时候，通过所有这些逻辑的传播延迟会太长，并且之前只需要一个时钟周期的操作将不得不分成几个时钟周期。这会增加延迟。

假设所讨论的缓存是在 SRAM 中实现的，受缓存大小影响最大的模块是：行解码器和多路复用器。然而，即使是非常大的高速缓存，即使是感应放大器也会受到影响：由于较高的电容，位线上的较小电压摆幅将需要“更强”的感应放大器。据说，对逻辑速度最严重的影响将是导线互连电容——该电容对 SRAM 大小的线性依赖性不止于此。确切的细节是特定于实现的。

现在，L1 缓存的延迟非常稳定，因为它们的性能是最关键的。如果您尝试分析 L2 和 L3 缓存，情况会复杂很多。

当您考虑多核处理器时，情况会变得更加复杂——它们有额外的逻辑来确保缓存一致性。这导致了一个影响缓存访问延迟的附加因素：所有内核的内存访问历史。

概括

如您所见，您的问题远非微不足道，无法完全回答。但是，如果您考虑经济和性能更优的缓存，那么我会说它们的大小不会以任何明显的方式影响延迟。

对于感兴趣的读者：

该参考资料对现代 CPU 的性能因素进行了非常深入的分析。里面有很多缓存相关的资料。需要对计算机体系结构和微体系结构原理有深入的了解（或者 - 对成为该领域专业人士需要了解的主题进行很好的总结）。

CPU 缓存测试工程师在这里 - 评论中的 Dave Tweed 有正确的解释。高速缓存的大小可在 CPU 的预期价格点上最大限度地提高性能。缓存通常是芯片空间的最大消耗者，因此它的大小会产生很大的经济（和性能）差异。

看看英特尔的 Ivy Bridge CPU 系列页面： http ://ark.intel.com/products/codename/29902/Ivy-Bridge

高端 Xeon 配备 30MB 缓存，有 12 个内核，售价约 2700 美元。具有 3MB 缓存的低端 i3 (i3-3217) 整台笔记本电脑的成本仅为 500 美元（我无法单独找到它）。

Xeon 提供了终极性能，但制造和测试成本也更高。i3 便宜得多，但代价是芯片尺寸更小，其中缓存是最大的部分。