什么是L1/L2/L3 Cache?

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什么是L1/L2/L3 Cache?

Cache Memory也被称为Cache，是存储器子系统的组成部分，存放着程序经常使用的指令和数据，这就是Cache的传统定义。从广义的角度上看，Cache是快设备为了缓解访问慢设备延时的预留的Buffer，从而可以在掩盖访问延时的同时，尽可能地提高数据传输率。 快和慢是一个相对概念，与微架构(Microarchitecture)中的 L1/L2/L3 Cache相比， DDR内存是一个慢速设备；在磁盘 I/O 系统中，DDR却是快速设备，在磁盘 I/O 系统中，仍在使用DDR内存作为磁介质的Cache。在一个微架构中，除了有L1/L2/L3 Cache之外，用于虚实地址转换的各级TLB， MOB( Memory Ordering Buffers)、在指令流水线中的ROB，Register File和BTB等等也是一种Cache。我们这里的Cache，是狭义 Cache，是CPU流水线和主存储器的 L1/L2/L3 Cache。

 L1，L2，L3 指的都是CPU的缓存，比内存快，但是很昂贵，所以用作缓存，CPU查找数据的时候首先在L1，然后看L2，如果还没有，就到内存查找一些服务器还有L3 Cache，目的也是提高速度。

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。 
　　
　　L2 Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB。 
　　
　　L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力，对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存，在性能方面仍然有显著的提升。具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，比较慢的磁盘I/O子系统，可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器，提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

参考链接：

https://blog.csdn.net/lz710117239/article/details/109405722?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-2~default~baidujs_title~default-4.control&spm=1001.2101.3001.4242

https://blog.csdn.net/u010285974/article/details/86700623

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