CPU内存缓存如何工作？

　　处理器最重要的组件之一是缓冲存储器，也称为高速缓存。但它实际上负责什么以及它到底是如何工作的呢?

　　在八十年代，计算机处理器变得越来越快，而内存访问时间却停滞不前，阻碍了性能的进一步提高。必须采取一些措施来加速内存访问并使整个系统更有效地工作。

　　计算速度和内存速度之间的差异最终导致了处理器缓存的发展。基本上，缓存是一种快速内存。它包含一小块内存区域，其中包含计算机接下来执行某些任务时很可能需要的指令。

　　系统使用复杂的算法将此信息加载到缓存中。缓存系统的主要目的是确保处理器能够以正确的顺序立即访问所需的数据。

　　要了解它们的工作原理，您首先需要知道 PC 使用三种不同类型的内存：第一种是硬盘 (HDD) 或 SSD(固态磁盘)形式的主内存。这是容量最大的内存。然后是主存储器(RAM)，它比主存储器快得多，但也小。

　　最后但并非最不重要的一点是，处理器内还有内存——高速缓存。它是运行速度最快的内存类型。程序一启动，就会执行一系列可以在软件代码中找到的命令。程序首先将这些命令加载到 RAM 中，然后再将它们传输到 CPU。为了尽可能最佳地执行这些指令，处理器需要非常快的内存。这就是缓存发挥作用的地方。

　　高速缓存是直接位于处理器上的临时数据存储。它用于通过保存频繁请求的数据位以供高速检索来提高处理器的处理效率。

　　高速缓冲存储器由不同的级别组成，称为 L1、L2、L3，有时还有 L4，它们的位置、速度和大小有所不同。高速缓冲存储器速度极快，并且位置尽可能靠近处理器核心。现代快速 CPU 不会因为从相对较慢的系统内存 (RAM) 请求数据而减慢速度。相反，他们可以从缓存中检索数据。

　　L1 缓存，也称为主缓存，是最小且最快的内存级别。每个核心通常为 64 KB，因此，例如，四核 CPU 总共有 256 KB。

　　L2 高速缓存是二级内存高速缓存，也嵌入在 CPU 的每个单独核心中。它几乎总是比 L1 缓存拥有更多的内存，但运行速度较慢，尽管仍然比主系统内存快得多。某些高端处理器总共可以拥有 32 MB 的二级缓存，但平均水平为 6 到 12 MB。

　　现在来说说第三个缓存：与每个 CPU 核心中嵌入的 L1 和 L2 缓存不同，L3 缓存充当共享内存池，可以被整个处理器访问。它比 L1 和 L2 缓存级别慢得多，而且通常只比 RAM 快两倍。同时，它是所有三个内存级别中最大的。如果 CPU 在高速缓存中找不到所需的数据，则必须从速度较慢的系统内存中请求数据。这称为高速缓存未命中。

　　关于是否可以手动清除缓存的问题： 基本上，内存缓存都是可以清除或者刷新的，比如系统缓存或者浏览器缓存。但是，您无法主动删除CPU缓存。原因：它是易失性存储器。这意味着它不会长期保留其内容。

　　一旦关闭计算机，处理器高速缓存中的内容就会丢失。与大多数类型的内存一样，CPU 提供的缓存越多越好。您无法升级高速缓存，因此您选择的处理器具有足够的可用内存非常重要。

　　但这取决于您使用计算机做什么。同时，您也不应该过分关注这一 CPU 功能。主频、核心数以及线程数等因素对CPU性能的影响更大。

　　L1 缓存的良好基础是每个核心 64 KB。您可以通过将总量除以 CPU 中的核心数来得出这一结果。每个核心 256 KB 的二级缓存是完全可以接受的，但游戏玩家可能会受益于每个核心 512 KB 的缓存。32 到 96 MB 之间的三级缓存对于大多数用途来说都是完美的。

　　综上所述，高速缓冲存储器是现代CPU不可或缺的一部分。尽管 L1、L2 和 L3 之间的差异乍一看似乎很复杂，但它们有助于最大限度地提高计算机的效率和性能。如果您正在购买 CPU，建议将缓存视为处理器架构的一个重要方面。