据说你只知内存，而不知缓存？CPU表示很伤心！

通常咱们的开发同窗们都知道本身机器的CPU是几核、内存是多大。可是对于CPU内部对程序性能影响较大的缓存倒是只知其一;不知其二。有些开发同窗都是计算机的缓存有L一、L二、L3，可是再详细一点的问题，可能就不多有同窗能答的完整了。若是下面这几个问题你能脱口而出，请跳过本节。例如：

• 缓存究竟在哪里？
• L1有几种？
• 你的缓存有几级，分别是多大？
• 你的24核的机器，一二三级缓存分别有几个，存在共享的状况吗？

其实缓存对计算机程序运行性能影响极大，可是他们在开发同窗心目中的存在感却不如内存高。要知道CPU缓存以及缓存算法的设计是现代CPU设计的核心任务之一。飞哥以为缓存们必定感到很伤心。

Intel CPU体系结构

其实在286以前的时代的CPU本是没有缓存的，由于当时的CPU和内存速度差别没有如今这么大,CPU直接访问内存。可是到386时代，CPU和内存的速度不匹配了，第一次出现了缓存。并且最先的缓存并无放在CPU模块里，而是放在主板上的。再日后CPU愈来愈快，如今CPU的速度比内存要快百倍以上，因此就逐步演化出了L一、L二、L3三级缓存结构，并且都集成到的CPU芯片里，以进一步提升访问速度。

咱们来看下现代Intel的CPU架构的基本结构。

L1最接近于CPU，速度也最快，可是容量最小。通常现代CPU的L1会分红两个，一个用来cache data，一个用来cache code，这是由于code和data的更新策略并不相同，并且由于CISC的变长指令，code cache要作特殊优化。 通常每一个核都有本身独立的data L1和code L1。
越往下，速度越慢，容量越大。L2通常也能够作到每一个核一个独立的。可是L3通常就是整颗CPU共享的了。
UEFIBlog里提供了一个比较好的物理解剖图，比较好地展现了出来：

实际查看

上面介绍的只是笼统的概念。可是每一个CPU的缓存都是不同的，并且“纸上得来终觉浅”，我以为咱们仍是有必要进行下一步的实机勘探工做。

Linux的内核的开发者定义了一套框架模型来完成这一目的，它就是CPUFreq系统。
CPUFreq提供的sysfs接口，可让咱们看到比/proc/cpuinfo更为详细的CPU详细信息。

# cd /sys/devices/system/cpu/;ll
drwxr-xr-x 7 root root    0 Apr 15 15:29 cpu0  
drwxr-xr-x 7 root root    0 Apr 15 15:29 cpu1  
......

• L1一级缓存查看：

# cat cpu0/cache/index0/level  
1  
# cat cpu0/cache/index0/size  
32K  
# cat cpu0/cache/index0/type  
Data  
# cat cpu0/cache/index0/shared_cpu_list  
0,12  
# cat cpu0/cache/index1/level  
1
# cat cpu0/cache/index1/size  
32K  
# cat cpu0/cache/index1/type  
Instruction  
# cat cpu0/cache/index1/shared_cpu_list  
0,12

从上面的level接口能够看出index0和index1都是一级缓存，只不过一个是Data数据缓存，一个是Instruction也就是代码缓存。
等等，上面提到的是每一个Core是独立的L1缓存，为何shared_cpu_list显示有共享？对了咱们这里看到的cpu0并非物理Core，而是逻辑核，都是超线程技术虚拟出来的。 实际上cpu0和cpu12是属于一个物理Core，因此每一个Data L1和Instruction是这两个逻辑核共享的。
个人这台电脑里，总共是有12个Data L1,12个Instrunction L1，大小都是32K。

• L2二级缓存查看：

# cat cpu0/cache/index2/size  
256K  
# cat cpu0/cache/index2/type 
Unified  
# cat cpu0/cache/index2/shared_cpu_list  
0,12

二级缓存要比一级缓存大很多，有256K，可是不分Data和Instruction。另外L2和L1同样，也是总共有12个，每两个逻辑核共享一个L2。

• L3三级缓存查看：

# cat cpu0/cache/index3/size  
12288K  
# cat cpu0/cache/index3/type  
Unified  
# cat cpu0/cache/index3/shared_cpu_list  
0-5,12-17  
#cat cpu6/cache/index3/shared_cpu_list  
6-11,18-23

L3达到了12M，你去买CPU的时候商品里能看到的缓存属性通常告诉你的就是这个L3属性。由于L3要比L2和L1看起来要大的多，能激发你购买的欲望。但实际上个人这台电脑里L3只有两个，每一个CPU各一个，不像是L二、L1有不少。第0-5,12-17号逻辑核共享一个L3，由于它们是在一个物理CPU上。6-11,18-23共享另外一个。

另外，Linux上还有个dmidecode命令，也能查看到一些关于CPU缓存的信息，感兴趣的小伙伴们能够试试

# dmidecode -t cache

可能有的同窗会问了，我用的操做系统是windows啊，怎么看？打开cmd命令行，输入如下命令试试吧，飞哥在windows上知道的就这么多了，感兴趣的话你本身google上搜搜吧。

# wmic cpu get L2CacheSize,L3CacheSize

扩展知识

Cache Line:咱们前面只介绍了各个级别的缓存，可是这里面有个很重要的概念就是Cache Line，就是本级缓存向下一层取数据时的基本单位。能够经过以下方式查看：

# cd /sys/devices/system/cpu/;ll
# cat cpu0/cache/index0/coherency_line_size
64
# cat cpu0/cache/index1/coherency_line_size
64
# cat cpu0/cache/index2/coherency_line_size
64
# cat cpu0/cache/index3/coherency_line_size
64

能够看到L一、L二、L3的Cache Line大小都是64字节（注意是字节）。就是说每次cpu从内存获取数据的时候，都是以该单位来进行的，哪怕你只取一个bit，CPU也是给你取一个Cache Line而后放到各级缓存里存起来。请你们紧紧记住这个概念，之后的文章中咱们会用到。

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开发内功修炼之CPU篇专辑：

• 1.你觉得你的多核CPU都是真核吗？多核“假象”
• 2.据说你只知内存，而不知缓存？CPU表示很伤心！
• 3.TLB缓存是个神马鬼，如何查看TLB miss？
• 4.进程/线程切换究竟须要多少开销？
• 5.协程究竟比线程牛在什么地方？
• 6.软中断会吃掉你多少CPU？
• 7.一次系统调用开销到底有多大？
• 8.一次简单的php请求redis会有哪些开销？
• 9.函数调用太多了会有性能问题吗？

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