谈论CPU的一级缓存和二级缓存

CPU高速缓存: 通过优化的读取机制，CPU读取高速缓存的命中率可以非常高（大多数CPU可以达到90％），这意味着CPU下次读取的数据中有90％缓存中，仅需要从内存中读取大约10％的内容. 这样可以大大节省CPU直接读取内存的时间，也使CPU在读取数据时基本上不需要等待.

通常，CPU读取数据的顺序是首先缓存，然后是内存.

CPU内核集成的缓存称为第一级缓存（L1缓存），外部的缓存称为第二级缓存（L2缓存）；后来随着生产技术的不断改进，二级缓存最终被移入了CPU之间. 通常，第一级缓存分为数据缓存（数据缓存，D缓存）和指令缓存（指令缓存，I缓存）. 两者分别用于存储数据和执行这些数据的指令，并且两者都可以由CPU同时访问，从而减少了由Cache争用引起的冲突，并提高了CPU性能.

CPU的主缓存通常是静态RAM，它非常快，但是静态RAM的集成度很低（存储相同的数据，静态RAM是动态RAM的6倍），价格也相对昂贵（相同容量的RAM是动态RAM的四倍.

将静态RAM扩展为缓存不是一种经济高效的方法，但是为了提高系统的性能和速度，有必要扩展缓存. 有一个折衷的方法: 不扩展原始的静态RAM高速缓存容量在这种情况下，只需添加一些高速动态RAM作为L2高速缓存. 高速动态RAM比常规动态RAM快，但比原始静态RAM缓存慢，并且成本更适中. 一级缓存和二级缓存的内容是内存中频繁访问的数据的副本（映射），它们的存在是为了减少高速CPU对慢速存储器的访问.

二级缓存是影响CPU性能的关键之一. 当CPU内核不变时，增加二级缓存容量可以大大提高性能. 同一核心CPU的高端和低端之间的差异通常在二级缓存中，这表明二级缓存对CPU的重要性.

CPU在缓存中找到有用的数据称为命中. 当高速缓存中CPU不需要数据时（此时称为未命中），CPU将访问内存. 理论上，在具有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的命中率为80％. 也就是说，在CPU一级缓存中找到的有用数据占总数据的80％，其余20％从二级缓存中读取. 由于无法准确预测要执行的数据，因此读取二级缓存的命中率也大约为80％（从二级缓存读取有用数据占总数据的16％）. 然后仍然有一些数据必须从内存中调用，但这已经是很小的百分比了.

当前高端CPU也将具有第三级缓存，该缓存专门用于读取第二级缓存后丢失的数据. 在具有第三级缓存的CPU中，仅需要5％的数据就需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率. 从某种意义上说，预取效率的提高大大降低了生产成本，但提供了非常接近理想状态的性能. 除非某一天的生产技术变得非常强大，否则内存将仍然存在，并且缓存的增量性能特征将保持不变.

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