L1、L2 和 L3 缓存：有什么区别？-交子汽车

L1、L2 和 L3 缓存的主要区别在于容量和传输速度。L1 容量低但速度极快，L2 速度较慢但存储空间较大，L3 是三者中最慢的，但通常存储容量也最大。

现代计算机处理器都使用多级缓存系统，允许将数据临时存储在芯片上以便快速访问。如果您希望下次购买的 CPU 具有最佳性能，了解 L1、L2 和 L3 缓存之间的区别非常重要。

什么是 CPU 缓存？

CPU 缓存是一种位于处理器上的临时数据存储。它用于通过保存小的、经常请求的数据位以供高速访问来提高 CPU 的处理效率。缓存由不同级别的存储组成。这些级别通常称为 L1、L2、L3，有时有 L4，位置、速度和大小各不相同。

为了更好地理解为什么 CPU 需要自己的内存缓存，我们必须研究处理器和 RAM 的发展。在早期的计算机中，处理器和 RAM 之间的速度差异很小。几乎没有人担心内存会减慢处理速度。随着中央处理器的运行速度远远超过 RAM 速度，需要以某种方式减少这种差异。答案是缓存。

缓存速度极快，通常比 DRAM 快 10 到 100 倍，而且物理上靠近处理器核心。现代的快速处理器不会因为必须从相对较慢的系统内存中请求数据而减慢速度，因为它们可以从缓存中获取数据。

这种称为 SRAM 的内存之所以不仅仅用于替代计算机中的 DRAM，是因为其成本。CPU 上的缓存量相对较小，以千字节或兆字节而不是千兆字节为单位，并且制造与现代 RAM 模块相同大小的缓存成本高得令人望而却步。

高速缓存不应与计算机中常见的其他类型的缓存相混淆。虽然“缓存”可以指用于提高软件或硬件效率的几种类型的临时内存存储，但高速缓存特定于处理器硬件。

L1 缓存

L1 缓存，有时称为主缓存，是最小和最快的内存级别。它的大小通常为 64KB，但处理器的每个核心都内置有自己的 L1 缓存，因此四核 CPU 总共有 256 KB。

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CPU-Z

如果您在 CPU-Z 等工具中查看内存详细信息，您会注意到 L1 缓存分为两个级别：L1-I（指令）和 L1-D（数据）。L1 指令缓存处理将输入到处理器的信息，而数据缓存保存要写入主内存的信息。

1 级缓存可以以与 CPU 最大运行速度一样快或更快的速度传输数据，使其非常高效。如果处理器无法在 L1 中找到所需数据，它会在 L2 和 L3 缓存中查找。

L2 缓存

L2 缓存是二级内存缓存，也嵌入在 CPU 的每个单独内核中。它几乎总是比 L1 拥有更多的存储空间，但运行速度较慢，尽管仍比 RAM 速度快得多。

一些高端处理器可能总共有 32MB 的 L2 缓存，但平均速度可能为 6-12MB。如上所述，这在所有内核之间平均分配，允许每个内核独立访问自己的缓存。

L3 缓存

三级缓存不是嵌入在每个 CPU 内核中，而是充当整个处理器可以访问的共享存储池。它比 L1 和 L2 缓存慢得多，可能只比 RAM 快两倍，但它是所有三个内存级别中最大的。

如果 CPU 无法在缓存内存中找到所需的数据，它必须从较慢的系统内存中请求数据。这称为缓存未命中。 L3 缓存的引入降低了发生故障的几率，因此有助于提高性能。

最初开发时，L3 缓存通常位于主板上的单独芯片中。现代 CPU 现在几乎完全在板上配备 L3 缓存，以提高效率。

L1、L2 和 L3 缓存：有什么区别？

这三个级别的缓存内存之间的主要区别在于大小、速度和位置。

L1 缓存的存储容量较低，但通常是任何计算机中最快的内存，比 RAM 快 100 倍。每个处理器核心都有自己的 L1 缓存，通常约为 64KB。

L2 缓存可能比 L1 大几倍，但速度只有 RAM 的 25 倍左右。与 L1 一样，每个处理器核心都有自己的 L2 缓存。每个缓存通常为 256-512KB，有时高达 1MB。

L3 缓存的存储容量最大，通常为 32MB 或更多，但速度可能只有系统内存的两倍。 L3 缓存通常嵌入在 CPU 中，但与内核分开可以删除或清除的缓存，例如系统缓存或浏览器缓存，但不能删除 CPU 缓存。与 DRAM 一样，SRAM 是易失性存储器，这意味着它不会长期保留其内容。一旦关闭计算机电源，缓存中的所有内容都会丢失。