1樓：鐘Scherzo
最近在學這方面的東西，嘗試答一下。
1.此圖為CPU流水線的示意圖，我想知道Data Cache是指的那些硬體，是暫存器和L1嗎，如果包含L1，為什麼運算器能直接將資料放入L1，他不是只和暫存器交換資料嗎。
Data Cache指的是用來儲存計算用的數值的cache，與之同型別的是instruction cache，用來儲存程式執行的一行行命令。cache與暫存器無關，可以理解為與記憶體很像，但是速度要快的多的一種儲存空間。cache可以有很多級，L1是最快的一級，慢一些的還有L2或L3。
CPU在執行一條有關計算的命令之前，比如說做加法，首先需要把相加的兩個數從cache裡拿出來放到暫存器裡，然後通過ALU計算，計算出結果後再把結果放到另乙個暫存器裡，接著再把那個那個暫存器的裡的資料放到cache裡。運算器只能和暫存器交換資料，不能直接讀取或者寫入L1 cache。讀取和寫入cache指的是暫存器和cache之間的交換，需要專門的操作來實現（比如MIPS中是lw和sw）。
cache速度很快但是可能本身容量很小，所以如果我們需要的資料在L1 cache裡沒找到，那麼就需要往下一級的cache裡找，還沒找到，就需要跑到memory裡找。這種情況通常稱為cache miss。
2.在CPU流水線中，指令經過流水級的結果儲存在兩級之間的鎖存器中，這個鎖存器和暫存器有關係嗎
不好意思我對於中文的一些名詞不是十分熟悉，但是我想也許你指的是普通的register（暫存器），和architectural register（架構暫存器）。
對於一種指令集（比如MIPS），會指定一定數量，名稱確定的架構暫存器，所有的指令在執行資料的時候都必須使用架構暫存器裡的資料，指令的結果也必須儲存到架構暫存器中。你可以把架構暫存器理解為程式語言裡的變數，只不過在CPU中變數的數量固定，變數的名字定死，變數能儲存的資料型別也只能是一定大小的二進位制bits。
你提到的兩個流水級之間的暫存器，是普通的暫存器，簡單來說就是乙個flip flop（中文似乎翻譯成觸發器？），這個暫存器與架構暫存器完全沒有關係，只是用來在乙個時鐘週期裡保持當前的資料。
3.為什麼說Intel的L1只存位址，L2中才儲存資料，這樣有什麼好處嗎
我並沒有搜到類似的說法，而且L1只寸位址的話，L1就沒什麼用處了。不管需要什麼資料還是要跑到L2或者更低階的cache和memory裡找，那L1完全沒有起到應有的作用。
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