CPU 缓存

三级缓存的速度与容量

L1 缓存分为 I-Cache（指令）和 D-Cache（数据），每核通常 32-64KB，访问延迟约 4-5 个时钟周期。L2 缓存每核 256KB 至 1MB，延迟 12-15 周期，作为 L1 的后盾。L3 缓存多核共享，从 Ryzen 9 7950X 的 64MB 到 Xbox Series X 的 AMD GPU 侧的 32MB 不等，延迟 30-50 周期，但仍远快于主存的 100-200ns 延迟（换算成周期约 300+）。

AMD 于 2022 年推出3D V-Cache技术，通过 TSV（通孔硅穿孔）在 CPU 核心上方叠加额外的 64MB L3 SRAM，Ryzen 7 5800X3D 的 L3 总量达 96MB，让游戏帧率平均提升 15%，因为游戏纹理和场景数据能更多地驻留在 L3 中。[1]

缓存替换策略与一致性

当缓存满时需要选择替换哪条数据，LRU（最近最少使用）是最经典策略，但在多核环境下实现成本高，现代 CPU 通常使用近似 LRU 或伪 LRU 算法。

多核 CPU 中每个核心有独立 L1/L2，数据可能同时存在于多个核心缓存，必须保持一致。MESI 协议（Modified/Exclusive/Shared/Invalid 四种状态）是最广泛使用的缓存一致性协议，通过总线嗅探（Snooping）或目录协议（Directory）实现，多核写同一变量时会引发「缓存行乒乓」（False Sharing），这是多线程程序常见的性能陷阱。