l2l3缓存

1. L3级缓存和L2级缓存的区别

2． 缓存分类

前面是把Cache作为一个整体来考虑的，现在要分类分析了。Intel从Pentium开始将Cache分开，通常分为一级高速缓存L1和二级高速缓存L2。

在以往的观念中，L1 Cache是集成在CPU中的，被称为片内Cache。在L1中还分数据Cache（I-Cache）和指令Cache（D-Cache）。它们分别用来存放数据和执行这些数据的指令，而且两个Cache可以同时被CPU访问，减少了争用Cache所造成的冲突，提高了处理器效能。

在P4处理器中使用了一种先进的一级指令Cache——动态跟踪缓存。它直接和执行单元及动态跟踪引擎相连，通过动态跟踪引擎可以很快地找到所执行的指令，并且将指令的顺序存储在追踪缓存里，这样就减少了主执行循环的解码周期，提高了处理器的运算效率。

以前的L2 Cache没集成在CPU中，而在主板上或与CPU集成在同一块电路板上，因此也被称为片外Cache。但从PⅢ开始，由于工艺的提高L2 Cache被集成在CPU内核中，以相同于主频的速度工作，结束了L2 Cache与CPU大差距分频的历史，使L2 Cache与L1 Cache在性能上平等，得到更高的传输速度。L2Cache只存储数据，因此不分数据Cache和指令Cache。在CPU核心不变化的情况下，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上做手脚，可见L2 Cache的重要性。现在CPU的L1 Cache与L2 Cache惟一区别在于读取顺序。

3． 读取命中率

CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中，当Cache中没有CPU所需的数据时（这时称为未命中），CPU才访问内存。从理论上讲，在一颗拥有2级Cache的CPU中，读取L1 Cache的命中率为80%。也就是说CPU从L1 Cache中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从L2 Cache读取。由于不能准确预测将要执行的数据，读取L2的命中率也在80%左右（从L2读到有用的数据占总数据的16%）。那么还有的数据就不得不从内存调用，但这已经是一个相当小的比例了。在一些高端领域的CPU（像Intel的Itanium）中，我们常听到L3 Cache，它是为读取L2 Cache后未命中的数据设计的—种Cache，在拥有L3 Cache的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。

为了保证CPU访问时有较高的命中率，Cache中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”（LRU算法），它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把命中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出Cache，提高Cache的利用率。

2. 什么是L1缓存L2缓存L3缓存

L1、L2和L3缓存都是CPU高速缓存的层次结构，它们分别指一级缓存、二级缓存和三级缓存。

首先，L1缓存，也称为一级缓存，是计算机系统中存在的最快内存。它通常被集成在CPU内部，并且与CPU数据总线直接相连，因此其传输速度接近于CPU的处理速度。L1缓存用于存储CPU在特定任务中最有可能需要的数据，以便快速访问。由于L1缓存的容量相对较小，通常是以KB为单位，因此它主要存储的是最常用或最关键的数据和指令。

其次，L2缓存，即二级缓存，位于L1缓存和主内存之间。它的容量比L1缓存大，通常以兆字节为单位，而且其速度虽然比L1缓存慢，但仍然远快于主内存。L2缓存的作用是在L1缓存未命中时提供更多的数据备份，从而减少CPU直接访问主内存的次数，提高数据访问速度。

最后，L3缓存，也就是三级缓存，通常位于处理器核心之间，是多个核心共享的缓存。L3缓存的容量比L1和L2都要大，但它的速度相对较慢。尽管如此，由于L3缓存能够减少核心之间的数据传输时延，并在多核心处理器中起到减少数据回写内存频率和加速数据同步的作用，因此它对提升整体系统性能仍然非常重要。

总的来说，L1、L2和L3缓存构成了一个层次化的存储系统，旨在通过权衡速度、容量和成本来提高计算机程序的执行效率。每一级缓存都扮演着特定的角色，共同协作以优化数据访问速度并减少CPU与内存之间的传输延迟。