CPU的一二三级缓存有什么用处？ 发布日期：2019-03-28

　　为什么都只有i9都只有27MB，而内存是G为单位？

　　先看看为什么CPU会有L1、L2、L3这样的缓存设计，正如下图所示，现在的处理器太快了，而从内存中读取数据实在太慢（一个是因为内存本身速度不够，另一个是因为它离CPU太远了，总的来说需要让CPU等待几十甚至几百个时钟周期），这个时候为了保证CPU的速度，就需要延迟更小速度更快的内存提供帮助，而这就是缓存。

　　现在让我们看看多级缓存（L1，L2，L3）的好处，而不仅仅是单个缓存。

　　1、高速缓存越靠近ALU等核心单元，访问速度就越快，所以会有靠近核心的L1缓存，虽然它小，但它真的快啊；

　　2、高速缓存的容量越大，缓存命中（Cache hit）就越高，所以当L1没有命中时，需要一个容量更大的但速度也不慢的缓存来提供数据，这就是L2；

　　3、更大的缓存意味着更高的命中，同时也意味着更高的成本、更慢的速度、更多的晶体管，更大的面积，因此它不可能靠近所有核心单元，这就是L3；

　　这就是CPU缓存的层次结构，基于性能、成本、设计上的一个平衡，L1缓存可以最大化单个内核的位置和速度（甚至分离指令和数据）。L2高速缓存会更大些，命中更高，速度稍慢，一般还是位于每个核心内，而L3缓存通常在系统中的所有内核间共享，提供合理的速度和容量。比如英特尔Core i7-8700K它的L1大小只有64K，还分为32K数据和32K指令，L2大小为256K，L3达到12MB。

　　现代CPU的高速缓存体系结构是非常复杂的，其中包括硬件预取和数据转发，以便能提供最佳的高速缓存命中机会。有些CPU甚至还加入了L4缓存。