c - 包容还是排他？ Intel Core IvyBridge 处理器中的 L1、L2 缓存

Question

我有 Intel Core IvyBridge 处理器，Intel(R) Core(TM) i7-3770 CPU @ 3.40GHz(L1-32KB、L2-256KB、L3-8MB)。我知道 L3 在多个核心之间具有包容性和共享性。我想了解有关我的系统的以下内容

第 1 部分:

1. L1 是包容性的还是排他性的？
2. L2 是包容性的还是排他性的？

第二部分:

如果 L1 和 L2 都包含，那么为了找到 L2 的访问时间，我们首先声明一个大小大于 L2 缓存(256KB)的数组(1MB)，然后开始访问整个数组以加载到 L2 缓存中。之后我们以 64B 的步幅访问从开始索引到结束索引的数组元素，因为缓存行大小为 64B。为了获得更准确的结果，我们重复此过程(访问索引、开始到结束的数组元素)多次，比如 100 万次并取平均值。

我理解为什么这种方法给出正确的结果如下 -当我们访问大小大于 L2 缓存大小的数组时，整个数组将从主内存加载到 L3，然后从 L3 加载到 L2，然后从 L2 加载到 L1。整个数组的最后 32KB 在 L1 中，因为它最近被访问过。由于包含属性和缓存一致性，整个数组也存在于 L2 和 L3 缓存中。现在，当我再次从起始索引开始访问数组时，它不在 L1 缓存中，而是在 L2 缓存中，因此会发生缓存未命中，它将从 L2 缓存加载。这样，整个数组的所有元素都需要更长的访问时间，总的来说，我将获得整个数组的总访问时间。为了获得单次访问，​​我将取总访问次数的平均值。

我的问题是 - 我说得对吗？

提前致谢。

Answer 1

请参阅 Intel 优化指南中的第 2.2.5 节 -
http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents/manuals/64-ia-32-architectures-optimization-manual.pdf

(请注意，这适用于 Sandy-Bridge，但对于 Ivy-Bridge 似乎没有变化，它与上一代相比只有微小的微架构变化)。

所以关于你的问题:

1. 对于L1，没有包容性的问题，因为它没有要包容的上层缓存
2. L2 缓存是不包容性的，这意味着不能保证位于 L1 中的行也必须位于 L2 中。然而，在大多数情况下，它可能在那里，因为它可能在核心最初请求时被填充到 L2 中，并且有很好的机会在 L2 中存活更长时间，因为它更大(因此驱逐更好地分布在更多集合上)，并由 L1 过滤(通常意味着更少的驱逐)

另请注意，如果您的基准测试正在访问大于 L2 的数据集，它可能无法位于 L2 中(特别是如果您串行访问它并且超过 L2 的大小超过单一方式的大小) ，你必须从 L3 中获取它。