二级缓存
二级缓存又喊L2 CACHE，它是处置器内部的一些缓冲存储器，其感化跟内存一样。 它是怎么呈现的呢？ 要上溯到上个世纪80年代，因为处置器的运行速度越来越快，渐渐地，处置器需要从内存中读取数据的速度需求就越来越高了。然而内存的速度提拔速度却很迟缓，而能高速读写数据的内存价格又十分昂扬，不克不及大量摘用。
从性能价格比的角度动身，英特尔等处置器设想消费公司想到一个办法，就是用少量的高速内存和大量的低速内存连系利用，配合为处置器供给数据。如许就兼顾了性能和利用成本的更优。而那些高速的内存因为是处于CPU和内存之间的位置，又是暂时存放数据的处所，所以就喊做缓冲存储器了，简称“缓存”。
它的感化就像仓库中暂时堆放货物的处所一样，货物从运输车辆上放下时暂时堆放在缓存区中，然后再移到内部存储区中长时间存放。货物在那段区域中存放的时间很短，就是一个暂时货场。 最后缓存只要一级，后来处置器速度又提拔了，一级缓存不敷用了，于是就添加了二级缓存。
二级缓存是比一级缓存速度更慢，容量更大的内存，次要就是做一级缓存和内存之间数据暂时交换的处所用。如今，为了适应速度更快的处置器P4EE，已经呈现了三级缓存了，它的容量更大，速度相对二级缓存也要慢一些，但是比内存可快多了。 缓存的呈现使得CPU处置器的运行效率得到了大幅度的提拔，那个区域中存放的都是CPU频繁要利用的数据，所以缓存越大处置器效率就越高，同时因为缓存的物理构造比内存复杂良多，所以其成本也很高。
大量利用二级缓存带来的成果是处置器运行效率的提拔和成本价格的大幅度不等比提拔。举个例子，办事器上用的至强处置器和通俗的P4处置器其内核根本上是一样的，就是二级缓存差别。至强的二级缓存是2MB～16MB，P4的二级缓存是512KB，于是更便宜的至强也比最贵的P4贵，原因就在二级缓存差别。
即L2 Cache。因为L1级高速缓存容量的限造，为了再次进步CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工做主频比力乖巧，可与CPU同频，也可差别。CPU在读取数据时，先在L1中觅觅，再从L2觅觅，然后是内存，在后是外存储器。
所以L2对系统的影响也不容漠视。
CPU缓存（Cache Memory）位于CPU与内存之间的暂时存储器，它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部门，但那一小部门是短时间内CPU即将拜候的，当CPU挪用大量数据时，就可避开内存间接从缓存中挪用，从而加快读取速度。
由此可见，在CPU中加进缓存是一种高效的处理计划，如许整个内存储器（缓存+内存）就酿成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大，次要是因为CPU的数据交换挨次和CPU与缓存间的带宽引起的。
缓存的工做原理是当CPU要读取一个数据时，起首从缓存中查找，假设找到就立即读取并送给CPU处置；假设没有找到，就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处置，同时把那个数据所在的数据块调进缓存中，能够使得以后对整块数据的读取都从缓存中停止，没必要再挪用内存。
恰是如许的读取机造使CPU读取缓存的射中率十分高（大大都CPU可达90%摆布），也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中，只要大约10%需要从内存读取。那大大节约了CPU间接读取内存的时间，也使CPU读取数据时根本无需期待。总的来说，CPU读取数据的挨次是先缓存后内存。
最早先的CPU缓存是个整体的，并且容量很低，英特尔公司从Pentium时代起头把缓存停止了分类。其时集成在CPU内核中的缓存已不敷以称心CPU的需求，而造造工艺上的限造又不克不及大幅度进步缓存的容量。因而呈现了集成在与CPU统一块电路板上或主板上的缓存，此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存，而外部的称为二级缓存。
一级缓存中还分数据缓存（Data Cache，D-Cache）和指令缓存（Instruction Cache，I-Cache）。二者别离用来存放数据和施行那些数据的指令，并且两者能够同时被CPU拜候，削减了争用Cache所形成的抵触，进步了处置器效能。
英特尔公司在推出Pentium 4处置器时，用新增的一种一级逃踪缓存替代指令缓存，容量为12KμOps，表达能存储12K条微指令。
跟着CPU造造工艺的开展，二级缓存也能随便的集成在CPU内核中，容量也在逐年提拔。如今再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存，已不切当。
并且跟着二级缓存被集成进CPU内核中，以往二级缓存与CPU大差距分频的情状也被改动，此时其以不异于主频的速度工做，能够为CPU供给更高的传输速度。
二级缓存是CPU性能表示的关键之一，在CPU核心不改变的情状下，增加二级缓存容量能使性能大幅度进步。
而统一核心的CPU凹凸端之分往往也是在二级缓存上有差别，由此可见二级缓存关于CPU的重要性。
CPU在缓存中找到有用的数据被称为射中，当缓存中没有CPU所需的数据时（那时称为未射中），CPU才拜候内存。从理论上讲，在一颗拥有二级缓存的CPU中，读取一级缓存的射中率为80%。
也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%，剩下的20%从二级缓存中读取。因为不克不及准确揣测将要施行的数据，读取二级缓存的射中率也在80%摆布（从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%）。那么还有的数据就不能不从内存挪用，但那已经是一个相当小的比例了。
目前的较高端的CPU中，还会带有三级缓存，它是为读取二级缓存后未射中的数据设想的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只要约5%的数据需要从内存中挪用，那进一步进步了CPU的效率。
为了包管CPU拜候时有较高的射中率，缓存中的内容应该按必然的算法替代。
一种较常用的算法是“比来起码利用算法”（LRU算法），它是将比来一段时间内起码被拜候过的行裁减出局。因而需要为每行设置一个计数器，LRU算法是把射中行的计数器清零，其他各行计数器加1。当需要替代时裁减行计数器计数值更大的数据行出局。那是一种高效、科学的算法，其计数器清零过程能够把一些频繁挪用后再不需要的数据裁减出缓存，进步缓存的操纵率。
CPU产物中，一级缓存的容量根本在4KB到64KB之间，二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产物之间相差不大，而二级缓存容量则是进步CPU性能的关键。二级缓存容量的提拔是由CPU造造工艺所决定的，容量增大一定招致CPU内部晶体管数的增加，要在有限的CPU面积上集成更大的缓存，对造造工艺的要求也就越高