随着高性能处理器技术的发展，存储墙问题成为影响处理器系统性能的主要因素之一。处理器速度通常会比存储器的访问速度快两个数量级。当代多核处理器广泛采用基于大容量最后一级共享高速缓存的结构来缩小这一差距。但是适用于小容量私有高速缓存的传统管理策略并不适用于管理大容量最后一级共享高速缓存，它可能引起高速缓存缺失数的增加，触发大量代价昂贵的片外存储器访问。解决上述种种问题的主要方法包括对共享cache进行划分，对cache替换策略进行改进，以及设立cache块预取器等。本文针对三级cache的负载结构设立了两个策略，联合划分策略和预测器划分策略。联合划分策略首先是一个硬件设计结构，对二级私有cache资源进行共享和整合；其次包括了末级共享cache的划分算法，该算法既考虑了失效率又考虑了公平性等因素。预测器划分策略包括了针对一二级私有cache设计的多核cache块预测器，同时结合末级共享cache划分算法。实验结果表明，联合划分策略比传统的LRU替换策略在吞吐率上获得平均17.56%的提升；比基于公平性的划分算法在吞吐率上平均提升15.69%。联合划分策略的算法公平性相对于传统LRU算法平均提升至3.8倍，相对于基于失效率的UCP算法提升至3.9倍。而预测器划分策略的算法在吞吐率和公平性上有着更大的提高，在一级和二级cache中的预测精度和覆盖率也有显著的提升。