CPU 缓 存 浅 说
缓存（Cache），全名叫“缓冲存取器”。
电脑中，用到缓存的地方很多，而CPU的缓存是最重要的。所以，下面说的是CPU缓存。除非特殊说明，都是以传统的“实数据读写缓存”为例的。
缓存是咋来的？
由于CPU的速度越来越快，需要主内存用更快的数据读写速度，为CPU快速提供数据。可偏偏主内存不长脸，速度提升相当地慢（其实，主内存的速度不是不能提高地，但如果要使主内存速度能与CPU相匹配，用现在的技术，那主内存可得老大了，老贵了，估计普通老百姓很难装备得起）。
如果CPU每次都要到主内存中读写数据，那CPU总要处于等待状态中，结果是再快的CPU也闲半拉膀子，整个电脑的速度都叫主内存拖了后腿。
咋办呢？
CPU的设计者想出一个既能快，有不贵的高招。那就是在CPU和主内存之间添加一个速度快，体积小的内存（通常叫它缓存）。弄出一个“缓存+主内存”的内存体系。
缓存能干啥？
在电脑中，缓存的意思一般是指“临时保存”。那么CPU的缓存临时保存什么呢？
现在，CPU对主内存数据的读写一般都会经过缓存。如果仅仅是简单的数据通过，那加个缓存真就是脱裤 子放屁了。
缓存的最大作用，就是可以将通过的数据中被CPU反复读写的数据暂存起来。当CPU再次读写这些数据 时，不用再到很慢的主内存中去了，而是就近就便地直接用缓存中现存的东西就行了。只有在缓存中找不到时，才去主内存中读写。
缓存中的东西会根据数据重复使用率而随时自动更新。
不过，仅仅能暂存还是不够的。CPU不仅要求缓存能暂存东西，还需要缓存的读写速度能比主内存快，与 CPU相匹配。
所以，缓存使用的SRAM (Static Random Access Memory静态随机存取器）采用了与CPU相同的半导体工艺，速度和CPU差不多。当然比主内存快老鼻子了。
说道这儿，大家都明白了吧。
缓存速度越快，容量越大（暂存的数据越多），越能适应CPU的速度，越能发挥CPU的性能，越能提高电脑整体的速度。
要说，CPU设计者真不白给。既能识别，又能暂存，还能更新，而且高速。真不简单。
但是，也有叫人郁闷的地方。那就是，缓存使用的静态随机存取器（SRAM）这玩意实在是集成度太差，在 容量相同的情况下，比其它类的存储器体积大得多，价格高得多。直接影响着CPU的体积和价格（因为缓存一般是在CPU芯片上的）。而且使用静态随机存取器（SRAM）的缓存体积、价格与性能的提高并不成正比例关系。也就是常说的性价比不高。所以，一般缓存都做得不大。
各级缓存中的数据构成
随着CPU速度的不断跃进，缓存到现在已经发展到一级、二级、三级了。常见的CPU有一级和二级缓存，高档一点的还有三级缓存。
用专业点儿的话讲，每一级缓存中所储存的全部数据，在下一级缓存中也有。 如果举个比较形象（但并不严谨）的例子的话，是这样的：
假设三级缓存中暂存”ABCDEFGHJKLMNOP”15个数据的话，二级缓存中则可能只暂存“ABCDEFGHJK”10个数据，而一级缓存中则可能只暂存“ABCDE”5个数据。一级缓存中暂存的是CPU重复使用率最高的数据。
咋读写数据？
CPU读写数据时，先在一级缓存中寻找，没找到；再到二级缓存中寻找，还没找到；再到三级缓存（如果有三级缓存的话）中寻找，还没找到。那就是真没有了。只好到主内存中去寻找了。不过，一般都会在缓存中找到90%以上的数据。
还是例子比较形象：
在缓存的成千上万个数据中，CPU需要找150个，一般可以在一级缓存中找到120个（行话叫80%命中率）；再到二级缓存中找另外的30个，一般可以找到24个（还是80%的命中率）；接下来到三级缓存中去找最后6个，一般还能找到5个（仍是80%的命中率）。加起来，在缓存中总共可以找到约149个，命中率约99%（如果没有三级缓存，命中率约为96%）。可见，需要到主内存中寻找的数据是相当少的喽。
注意，千万要分清。命中率是对要找的数量而言的（例如：150个）。不是占缓存总数据量的百分比。
为啥要弄出多级的缓存呢？
简单地说，三种级别缓存的技术难度、制造成本、容量、速度等是不同的。
一级缓存（Level 1 Cache），简称L1。
一级缓存可分为一级指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）和一级数据缓存（Data Cache，D-Cache）。 指令缓存用于暂存并向CPU递送各类指令；数据缓存用于暂存并向CPU递送各类数据。两者可以同时被CPU读写，一般具有相同的容量。CPU缓存标示中常见的KBxKB，表示的就是两种一级缓存的容量。
一级缓存使用的静态随机存取器（SRAM）速度和CPU差不多。
在大多数CPU上，一级缓存和核心一起在一块芯片上，常被称为“片内缓存”。
一级缓存是整个CPU缓存系统中最重要的部分。不仅是因为在各种缓存中，其可以用最快的速度为CPU 提供80%需要数据，而且还因为，只有一级缓存中才有指令缓存。这个指令缓存，对调用各级缓存中的数据起着举足轻重的作用。
二级缓存（Level 2 Cache），简称L2。
当一级缓存不够用时，二级缓存应运而生了。 二级缓存比一级缓存速度慢，但容量大。
一开始，由于受到CPU体积、价格、制作工艺等，二级缓存是做在片外的（例如：主板上）。采用的 是体积、造价都比静态随机存取器（SRAM）低得多的动态随机存取器（DRAM，Dynamic Random Access Memory），但又比主内存高得多，所以又叫高速动态随即存取器。所以容量可以做得比较大，存储的数据比一级缓存多。
随着CPU制作工艺的提高，二级缓存也能轻易地集成在CPU芯片中，容量也在逐年提升。因而出现了内 部和外部之分。内部二级缓存运行速度与CPU相同，而外部二级缓存速度只是CPU的一半。
速度可以不低于一级缓存，容量却可以大于一级缓存，使得二级缓存成为目前决定CPU性能的关键之一。 同一核心的CPU，二级缓存越大，性能越好。
还有另外一个原因是，从P4时代开始，Intel（英特尔）开始采用的 “数据代码指令追踪缓存”技术。 这种技术下的一级数据缓存不再存储实际的数据，而是存储这些数据在二级缓存中的指令代码（数据在二级缓存中存储的起始地址）。这样就极大地降低了CPU对一级数据缓存大小的要求。但对二级缓存的依赖性却非常大。
通常用μOps值来表示数据代码指令追踪缓存的容量。例如：现在常见的12KμOps，表示能存储12000条解码后的微指令（micro-ops）。要注意，12KμOps绝对不等于12KB。
“数据代码指令追踪缓存”技术使Intel的C却要求PU（P4之后），一级缓存一般比AMD的CPU小，对二级缓存比AMD的大。
三级缓存（Level 3 Cache），简称L3。
为了适应速度更快的CPU，已经出现了三级缓存。它的容量更大，速度比二级缓存慢。但基本上对CPU性能的提高显得不是很重要。因为，经过一级、二级缓存的命中，CPU需要在三级缓存中寻找的数据已经很少了。
就啰嗦这些吧，也不知浅说明白没有。
归根到底就是一句话，缓存越大越好！只要手头宽裕，还是弄个大的好。
都是从网上学来的，纯属个人理解，绝非权威观点。
