關於CPU快取估計很多人和記憶體混淆，CPU快取分為一級，二級，三級，下面我們就詳細談談；

一級快取，二級快取，三級快取但是這個快取到底是什麼，有什麼作用，他與記憶體到底有什麼關係，我們今天就來探討一下，我主要目的是學習，寫回答也是讓學習更深入，說的不好大家見諒；

快取是購買CPU非常重要的一個引數，它的大小直接關係CPU的讀取速度，快取是介於記憶體與CPU之間的儲存器，容量比記憶體小，但速度比記憶體快，他可以大大減少CPU訪問記憶體的時間的部件，它是由若干快取段組成，每個快取段具有連續記憶體地址的若干個儲存單元。

快取的工作原理；CPU需要讀取一個數據的時候，首先會從快取記憶體中查詢，如果找到就會立即讀取併發送給CPU處理，如果沒找到就以較慢的速度去記憶體中讀取併發送給CPU，同時在把這個資料所需要的資料塊調入快取記憶體內，後面再讀取資料的時候直接從快取讀取，不必再呼叫記憶體。

一級快取，是CPU的第一層快取記憶體，主要分為資料快取和指令快取，這是對CPU效能影響最大的一層；

二級快取，是CPU的第二層快取記憶體，分內部和外部兩種晶片，內部晶片速度基本上與CPU主頻相同，而外部晶片只有主頻的一半。

三級快取，離CPU較遠，讀取速度沒一級二級快，但一般三級快取容量比前面兩級大很多。

咱們先來形象地理解下：

能看明白嗎？還沒有，哦，那咱們再舉個例子，比如你每天要上班或外出，通常會背個包，包裡的東西是從家裡清理出來外出可能需要用到的，比如錢包、鑰匙、書箱等，還有些更常用的就直接放在口袋，比如手機啊，能隨手所得。好啦，那口袋就是你的快取，首先從口袋找你要用的，如果沒有，就從你的揹包裡找（相當於記憶體），如果還沒有，可能需要回家拿了（相當於你的硬碟），是不是一個比一個慢？

下面是技術上的講解。

CPU執行一個運算：1-5週期

記憶體訪問時間：300週期

隨著CPU的效能越來越快，而記憶體訪問時間的進步要小得多，而且差距越來越明顯，在這樣的情況下，就出現了快取。

發明快取就是為了解決CPU與記憶體間訪問時間太久的問題，本質上說，CPU快取也是一小塊記憶體，它用於儲存CPU接下來最可能需要的資訊，至於哪些資訊載入到快取中取決於複雜的演算法和預測，快取系統的目標就是確保CPU在下一次能直接命中需要的資訊。

一旦L1快取記憶體未能命中就意味著CPU不得不在從其他地方來找資料 ，這就是L2快取的用武之地，它更大，速度肯定比L1快取要慢，但是比記憶體還是快的多。如果在L2快取中也找不到資料，則CPU繼續向L3快取要資料 ，然後是L4（如果有），最後實在不行就找記憶體了。

現在的CPU都有一個與自身緊密整合的L1快取，L1通常是分為指令和資料快取，基本上建立在每個CPU核心內部，所以CPU可以非常快地達到1級快取，典型的i7有32K的資料和32K的指令快取。

L2快取離CPU核心稍遠，一些較老CPU的L2快取為2MB，也有4MB的，但英特爾i7上的L2快取僅為256K。為什麼？因為這樣可以使延遲更低，速度更快。現在L2快取基本上也是每個Core都有的。

當然了，L2這麼小，是因為現在很多CPU還有L3快取，i7上的L3快取達到8MB甚至12MB，AMD的Threadripper其L3更是高達32MB，L3是多個Core共享的，容量大，命中率高，就是速度慢，便宜啊。

總而言之，快取就是為了降低延遲，提高效能。

中央處理單元（CPU）快取記憶體是一種隨機存取儲存器（RAM），它直接構建在計算機的微處理器本身中，並被指定為L1快取記憶體。另一種CPU快取是主機板上有限容量的L2靜態RAM（SRAM）晶片。在使用標準RAM儲存器之前，微處理器在執行例程指令時首先訪問這兩種型別的儲存器，這為處理器提供了改進的效能特性。

自1989年製造的80486計算機處理器建立以來，為了加速處理器的資料訪問，將CPU高速緩衝儲存器放置在微處理器上以便立即訪問儲存器的做法已經完成，該處理器內建了基本的L1快取記憶體暫存器。直接整合到處理器功能中的較大級別的L2緩存於1995年投入使用。截至2011年，在稱為L3的一些計算機系統中也存在第三級CPU快取，該系統在系統的主RAM儲存器之前被訪問。本身就是用的。隨著與微處理器的距離增加，每級快取的效能都會越來越大。

記憶體快取記憶體是高速靜態RAM（SRAM）的一部分，並且有效，因為大多數程式重複訪問相同的資料或指令。 透過在SRAM中儘可能多地保留這些資訊，計算機可以避免訪問較慢的DRAM，從而使計算機的執行速度更快，效率更高。 今天，大多數計算機都帶有L3快取或L2快取，而舊計算機只包含L1快取。 以下是Intel i7處理器及其共享L3快取的示例。

大家都知道PC中記憶體條是構成內部儲存器的主要部分，是連線CPU和其他裝置的通道，起到緩衝和資料交換作用。但是由於CPU與記憶體的速度存在著差異，所以在計算機儲存系統的層次結構中，在中央處理器和主儲存器之間還設計了一部分高速小容量儲存器，它就是高速緩衝儲存器（Cache），它和主儲存器一起構成一級的儲存器。

如上圖所示：

如今計算機內採用高速緩衝儲存器技術已經相當普遍了，有的計算機還採用多個高速緩衝儲存器，如系統高速緩衝儲存器、指令高速緩衝儲存器和地址變換高速緩衝儲存器等，以提高系統的效能。隨著主儲存器容量不斷增大，高速緩衝儲存器的容量也越來越大，目前PC系統的發展趨勢就是CPU主頻越來越高，系統架構也越來越先進，相對而言主存DRAM的結構和存取時間速度改進的比較慢，因此緩衝儲存器技術更加重要，而且在PC系統中緩衝儲存器越來越大，現在人們已經把緩衝儲存器作為評價和選購的一個重要指標之一。

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