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现代微处理器设计中，多级Cache是弥补CPU和存储器之间速度差异的有效途径之一，其中二级Cache对于提高存储系统的性能有着重要的作用。提出了一种支持多处理器系统的32位RISC处理器“龙腾”R2的二级Cache单元的设计方案，讨论了如何用MEI协议保证存储一致性，以及二级Cache控制器的设计和优化方法。仿真和综合结果证明，该设计满足处理器的要求。