Cpu cache CPU缓存是如何工作的（内部问题的完整描述）？

最近，我开始对面向数据的设计感兴趣。到目前为止，我已经阅读了一些关于这个主题的文章和出版物。我了解缓存是如何工作的，它是如何构建的（通常是抽象的）L1、L2、L3，什么是缓存线，什么是N路关联，为什么缓存如此高效等等。不幸的是，我从理论上理解了这一切，但从例子上看，我不能很好地理解它们。另外，我不能把它合并成一个，因此我的问题

我在互联网上遇到了一个例子（）（Example3->code belowe）

我的问题：

我不明白为什么性能会随着阵列大小的增加而降低（请参见链接中的图片）

毕竟，缓存线是64字节（我在某处读到这是大小），所以它应该总是适合L1。我不理解数据大小和给定缓存级别之间的关系，因为缓存线是64字节+预取器256字节（我在某处读到这是大小），所以所有内容都适合L1。（如果缓存线忙，我们可以删除它并添加新的所需缓存线。）

int steps=64*1024*1024；//任意步数
int lengthMod=阵列长度-1；
对于（int i=0；i

在32kB和4MB（L1和L2的大小）之后可以看到明显的下降 我机器上的缓存

此外：我不明白如何将数据加载到缓存中。我们假设所需的数据不在缓存的任何级别，并且整个缓存是空的

数据是否首先加载到L3，然后加载到L2和L1（如果合适）？还是只到L1

我想答案并不清楚，这取决于CPU和缓存设计，但如果有人能用某种一般的方式描述它，我将非常感激。

int steps = 64 * 1024 * 1024; // Arbitrary number of steps
int lengthMod = arr.Length - 1;
for (int i = 0; i < steps; i++)
{
    arr[(i * 16) & lengthMod]++; // (x & lengthMod) is equal to (x % arr.Length)
}