l2l3緩存

1. L3級緩存和L2級緩存的區別

2． 緩存分類

前面是把Cache作為一個整體來考慮的，現在要分類分析了。Intel從Pentium開始將Cache分開，通常分為一級高速緩存L1和二級高速緩存L2。

在以往的觀念中，L1 Cache是集成在CPU中的，被稱為片內Cache。在L1中還分數據Cache（I-Cache）和指令Cache（D-Cache）。它們分別用來存放數據和執行這些數據的指令，而且兩個Cache可以同時被CPU訪問，減少了爭用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。

在P4處理器中使用了一種先進的一級指令Cache——動態跟蹤緩存。它直接和執行單元及動態跟蹤引擎相連，通過動態跟蹤引擎可以很快地找到所執行的指令，並且將指令的順序存儲在追蹤緩存里，這樣就減少了主執行循環的解碼周期，提高了處理器的運算效率。

以前的L2 Cache沒集成在CPU中，而在主板上或與CPU集成在同一塊電路板上，因此也被稱為片外Cache。但從PⅢ開始，由於工藝的提高L2 Cache被集成在CPU內核中，以相同於主頻的速度工作，結束了L2 Cache與CPU大差距分頻的歷史，使L2 Cache與L1 Cache在性能上平等，得到更高的傳輸速度。L2Cache只存儲數據，因此不分數據Cache和指令Cache。在CPU核心不變化的情況下，增加L2 Cache的容量能使性能提升，同一核心的CPU高低端之分往往也是在L2 Cache上做手腳，可見L2 Cache的重要性。現在CPU的L1 Cache與L2 Cache惟一區別在於讀取順序。

3． 讀取命中率

CPU在Cache中找到有用的數據被稱為命中，當Cache中沒有CPU所需的數據時（這時稱為未命中），CPU才訪問內存。從理論上講，在一顆擁有2級Cache的CPU中，讀取L1 Cache的命中率為80%。也就是說CPU從L1 Cache中找到的有用數據占數據總量的80%，剩下的20%從L2 Cache讀取。由於不能准確預測將要執行的數據，讀取L2的命中率也在80%左右（從L2讀到有用的數據占總數據的16%）。那麼還有的數據就不得不從內存調用，但這已經是一個相當小的比例了。在一些高端領域的CPU（像Intel的Itanium）中，我們常聽到L3 Cache，它是為讀取L2 Cache後未命中的數據設計的—種Cache，在擁有L3 Cache的CPU中，只有約5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了CPU的效率。

為了保證CPU訪問時有較高的命中率，Cache中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」（LRU演算法），它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器，LRU演算法是把命中行的計數器清零，其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法，其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的數據淘汰出Cache，提高Cache的利用率。

2. 什麼是L1緩存L2緩存L3緩存

L1、L2和L3緩存都是CPU高速緩存的層次結構，它們分別指一級緩存、二級緩存和三級緩存。

首先，L1緩存，也稱為一級緩存，是計算機系統中存在的最快內存。它通常被集成在CPU內部，並且與CPU數據匯流排直接相連，因此其傳輸速度接近於CPU的處理速度。L1緩存用於存儲CPU在特定任務中最有可能需要的數據，以便快速訪問。由於L1緩存的容量相對較小，通常是以KB為單位，因此它主要存儲的是最常用或最關鍵的數據和指令。

其次，L2緩存，即二級緩存，位於L1緩存和主內存之間。它的容量比L1緩存大，通常以兆位元組為單位，而且其速度雖然比L1緩存慢，但仍然遠快於主內存。L2緩存的作用是在L1緩存未命中時提供更多的數據備份，從而減少CPU直接訪問主內存的次數，提高數據訪問速度。

最後，L3緩存，也就是三級緩存，通常位於處理器核心之間，是多個核心共享的緩存。L3緩存的容量比L1和L2都要大，但它的速度相對較慢。盡管如此，由於L3緩存能夠減少核心之間的數據傳輸時延，並在多核心處理器中起到減少數據回寫內存頻率和加速數據同步的作用，因此它對提升整體系統性能仍然非常重要。

總的來說，L1、L2和L3緩存構成了一個層次化的存儲系統，旨在通過權衡速度、容量和成本來提高計算機程序的執行效率。每一級緩存都扮演著特定的角色，共同協作以優化數據訪問速度並減少CPU與內存之間的傳輸延遲。