本发明公开了一种MCM‑GPU自适应末级高速缓存结构，设置于GPU模块中，包括：Tag Array和Date Array，Data Array用于储存数据，Tag Array用于查看地址对应的数据是否在缓存中，还包括：本地访存队列，用于存储当前GPU模块的访存请求；远端访存队列，用于存储其他GPU模块的访存请求；LLC架构改变标记位寄存器，用于存储指示当前的末级高速缓存的架构组织方式是否需要改变的LLC架构改变标记位；LLC架构标记位寄存器，用于存储指示将当前的末级高速缓存切换为私有末级高速缓存设计或共享末级高速缓存设计的LLC架构标记位。本发明能够支持共享末级高速缓存和私有末级高速缓存的动态切换，能够根据程序运行时的配置自适应地选择末级高速缓存架构组织方式，满足程序访存需求，提高MCM‑GPU的性能。