Что записано в кэшах процессора уровней L1, L2 и L3? А так же, какую информацию он записывает во время работы и зачем?

Тю, на самом деле, простым языком довольно-таки сложно объяснить, зачем ему все это. Вообще, кэш-памяь сама по себе представляет собой самую быстродействующую память, которая используется для временного хранения данных и инструкций, к которым часто обращается центральный процессор. Обычно, скорость кэш-памяти в 4 раза быстрее, нежели скорость ОЗУ.

Кэш первого уровня (L1) самый быстрый, но самый малообъемный уровень кэша, который находится в самом ядре процессора и предназначен для быстрого доступа к наиболее часто используемым инструкциям и данным. Если брать в счет язык ассемблера, в кэш L1 записываются инструкции, адреса которых часто используются и данные, на которые процессор наиболее часто обращается.

Кэш второго уровня (L2) - это чуть более объемная память, которая находится рядом с ядром процессора. Она предназначена для хранения данных и инструкций памяти, которые реже используются, но все равно используются достаточно часто. В кэш L2 записываются данные и инструкции, которые не попали в кэш L1 ввиду отсутствия места, либо вивиду того, что информация не требует такой быстрой обработки.

Кэш третьего уровня L3 - это еще более объемная память, которая находится на уровне процессора и находится ближе к ОЗУ. Самая медленная из всех.

Касаемо работы всех уровней кэша и данного типа памяти в целом - довольно сложно, потому придется применить немного навыков языка ассемблера.
Например, предположим, что у нас есть следующий фрагмент кода ассемблера:

 mov eax, [ebx] 

add eax, ecx 

mov [ebx], eax 

Постараюсь объяснить просто. Этот фрагмент кода загружает значение из памяти по адресу, хранящемуся в регистре EBX, добавляет к этому значению значение регистра ECX, а затем сохраняет результат обратно в ту же ячейку памяти, используя регистр EBX в качестве адреса. Во время исполнения процессором этого кода, он читает данные из оперативной памяти и записывает их в кэш-память L1 и/или L2, если эти данные еще не были им предварительно кэшированы, либо чем-то второстепенным (ОЗУ). Затем он выполняет операцию сложения, используя значения, хранящиеся в регистрах, и записывает результат обратно в кэш-память и оперативную память при необходимости. Если данные и инструкции уже хранятся в кэш-памяти, а не в оперативной памяти, процессор может получить доступ к ним значительно быстрее, что повышает производительность и общую скорость работы устройства.

В целом, это то, зачем и нужна кэш-память - выполнение задач с минимальными потерями скорости и минимальными задержками между операциями.

Если просто ,тебе это не нужно

Там просто информация которая используется наиболее часто
кэш l1 самый быстрый, в l2 и l3 записывается инфа которая не помещается в l1, либо кэш l1 заполнен

Кэши процессора L1, L2 и L3 содержат временно хранимую информацию об используемых процессором данных и инструкций, которые он выполняет. Эта информация включает в себя копии наиболее часто используемых данных и инструкций, которые нужны для выполнения задач процессором без задержек.

В кэшах записываются данные, которые были запрошены процессором у памяти, но еще не были использованы. Это позволяет сократить количество обращений процессора к памяти компьютера, что увеличивает производительность системы.

Кэши также записывают информацию о последних используемых адресах памяти, чтобы ускорить доступ к этим адресам в будущем. Это называется предвыборкой, и она позволяет сократить время, которое процессор тратит на загрузку данных из памяти в кэш.

Кроме того, кэши процессора имеют определенный размер, поэтому они также содержат информацию о том, какие данные и инструкции кэшировать, а какие оставить в доступной памяти. Этот процесс называется стратегией замещения кэша, и он помогает оптимизировать использование доступной памяти.

В целом, кэши процессора содержат информацию, которая помогает ускорить доступ к данным и инструкциям, что повышает производительность системы.