Cache是一种特殊的存储器,它由Cache 存储部件和Cache控制部件组成。Cache 存储部件一般采用与CPU同类型的半导体存储器件,存取速度比内存快几倍甚至十几倍。而Cache 控制器部件包括主存地址寄存器、Cache 地址寄存器,主存—Cache地址变换部件及替换控制部件等。一般Cache分为L1 Cache(其中又分为数据Cache、代码Cache)、L2 Cache。
cache
开放分类: 缓存、计算机组成原理
cache n. 高速缓冲存储器 一种特殊的存储器子系统,其中复制了频繁使用的数据以利于快速访问。存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的 RAM 位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用存储器中的某地址时,高速缓冲存储器便检查是否存有该地址。如果存有该地址,则将数据返回处理器;如果没有保存该地址,则进行常规的存储器访问。因为高速缓冲存储器总是比主RAM 存储器速度快,所以当 RAM 的访问速度低于微处理器的速度时,常使用高速缓冲存储器。另见 wait state。【英】A special memory subsystem in which frequently useddata values are duplicated for quick access. A memory cache stores the contents of frequently accessed RAMlocations and the addresses where these data items are stored. When the processor references an address inmemory, the cache checks to see whether it holds that address. If it does hold the address, the data is returned tothe processor; if it does not, a regular memory access occurs. A cache is useful when RAM accesses are slowcompared with the microprocessor speed, because cache memory is always faster than main RAM memory.
Cache的出现是基于两种因素:首先,是由于CPU的速度和性能提高很快而主存速度较低且价格高,第二就是程序执行的局部性特点。因此,才将速度比较快而容量有限的SRAM构成Cache,目的在于尽可能发挥CPU的高速度。很显然,要尽可能发挥CPU的高速度就必须用硬件实现其全部功能。
Cache与主存之间可采取多种地址映射方式,直接映射方式是其中的一种。在这种映射方式下,主存中的每一页只能复制到某一固定的Cache页中。由于Cache块(页)的大小为16B,而Cache容量为16KB。因此,此Cache可分为1024页。可以看到,Cache的页内地址只需4位即可表示;而Cache的页号需用10位二进制数来表示;在映射时,是将主存地址直接复制,现主存地址为1234E8F8(十六进制),则最低4位为Cache的页内地址,即1000,中间10位为Cache的页号,即1010001111。Cache的容量为16KB决定用这14位编码即可表示。题中所需求的Cache的地址为10100011111000。
Cache中的内容随命中率的降低需要经常替换新的内容。替换算法有多种,例如,先入后出(FILO)算法、随机替换(RAND)算法、先入先出(FIFO)算法、近期最少使用(LRU)算法等。这些替换算法各有优缺点,就以命中率而言,近期最少使用(LRU)算法的命中率最高。
浏览器缓存
缓存用于存储一些临时的文件。在浏览网页的过程中,网页会自动存储在用户的硬盘上。下次再浏览相同的网站的时候,系统会自动从硬盘中调出该网页,既节省了时间也减少了网络的交换。用户可以自行设定缓存方便其上网的需要。电脑中还存在高速缓冲存储器和硬盘缓存。缓存的种类:本地服务器缓存、网页缓存、硬盘缓存、一级高速缓存、二级高速缓存。
简单理解
cache是一个高速小容量的临时存储器,可以用高速的静态存储器芯片实现,或者集成到CPU芯片内部,存储CPU最经常访问的指令或者操作数据。
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本词条在以下词条中被提及:
龙芯、Intel 80386、缓存
“cache”在英汉词典中的解释(来源:百度词典):
cache
KK: []
DJ: []
n.
1. 贮藏所;隐藏处
2. 【电脑】快速缓冲贮存区
vt.
1. 贮藏
vi.
1. 躲藏
Cache就是指缓存 SRAM ,也叫 静态内存 ,这个内存可以 保持数据不被改变 ,除非重新写入新数据或关闭电源。
扩展资料:
cache知识简介
1、由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多,所以在存取数据时会使CPU等待,影响计算机的速度。SRAM的存取速度比其它内存和硬盘都要快,所以它被用作电脑的高速缓存(Cache)。
2、有了高速缓存,可以先把数据预写到其中,需要时直接从它读出,这就缩短了CPU的等待时间。高速缓存之所以能提高系统的速度是基于一种统计规律,主板上的控制系统会自动统计内存中哪些数据会被频繁的使用,就把这些数据存在高速缓存中,CPU要访问这些数据时,就会先到Cache中去找,从而提高整体的运行速度。一般说来,256K的高速缓存能使整机速度平均提高10%左右。
3、CPU内部的缓存叫内部高速缓存(Internal Cache)或一级高速缓存,主板上的缓存叫外部高速缓存(External Cache)或二级高速缓存。不过现在的Pentium II 的CPU已经将主板上的二级缓存封装在CPU的盒子中,AMD K6-3的CPU内部也集成了256K的二级Cache,对于这类CPU来说,主板上提供的已是三级缓存了。
4、主板上通常都会提供256K到1M的缓存。在CPU内部也有高速缓存,如486CPU有8K的高速缓存,Pentium有16K的高速缓存。Pentium II有32K 一级缓存,AMD K6-2中有64K的一级Cache,AMD K6-3中有64K 的一级 Cache,和256K 的二级 Cache,Cyrix MII 中有64K的Cache。
5、缓存用于存储一些临时的文件。在浏览网页的过程中,网页会自动存储在用户的硬盘上。下次再浏览相同的网站的时候,系统会自动从硬盘中调出该网页,既节省了时间也减少了网络的交换。
计算机存储器包括主存(main memory),辅存(mass storage)和寄存器(register)。主存就是平时所说的内存,计算机运行时操作系统和其它进程的代码存储在其中。辅存主要指硬盘,也包括其它辅助存储设备,如软盘,U盘,光盘等,可以存放大量数据。寄存器位于CPU内,在指令执行时起临时存放作用。
寄存器和主存、主存和辅存之间存在不停的数据传输和交流,其速度和容量就影响了计算机的性能。如果寄存器和主存之间每条指令和每个数据都进行一次传输,那么计算机的运行速度就受到限制。因此出现了高速缓冲存储器(cache memory),用于成批处理寄存器内的数据,以同主存进行交流。而且频繁使用的数据,CPU可以直接从高速缓存中读取,减少CPU的等待时间,提高系统效率。内存的容量有限,有时不能一次载入硬盘中所需的数据,这里会出现虚拟存储(virtual memory)的概念。虚拟存储是指当要接收的数据超过内存容量时,系统会在硬盘内分配足够的空间存储这些数据,再把这些数据分成很多页(page),再根据需要实时地把一定的页载入内存,这样用户感觉内存的容量就比真实的容量偏大。
另外,缓冲区(buffer)是用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域,使进程之间的相互等待变少,从而使从速度慢的设备读入数据时,速度快的设备的操作进程不发生间断。
这里再顺便说下脱机(spooling)的概念。脱机是指当多个进程要求同时使用非共享资源如打印机时,系统会根据需求把所有的数据同时读取到硬盘,再在打印机上逐个打印,这样给用户的感觉就是一台打印机同时打印多个进程包含的文件。
以下引用主要区别高速缓存(cache)和缓冲区(buffer):
Cache:高速缓存,是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器。由于CPU的速度远高于主内存,CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期, Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据,当CPU再次使用该部分数据时可从Cache中直接调用,这样就减少了CPU的等待时间,提高了系统的效率。Cache又分为一级Cache(L1 Cache)和二级Cache(L2 Cache),L1 Cache集成在CPU内部,L2 Cache早期一般是焊在主板上,现在也都集成在CPU内部,常见的容量有256KB或512KB L2 Cache。
Buffer:缓冲区,一个用于存储速度不同步的设备或优先级不同的设备之间传输数据的区域。通过缓冲区,可以使进程之间的相互等待变少,从而使从速度慢的设备读入数据时,速度快的设备的操作进程不发生间断。
Buffer和cache都是占用内存:
Buffer: 作为buffer cache的内存,是块设备的读写缓冲区
Cache: 作为page cache的内存, 文件系统的cache
如果cache的值很大,说明cache住的文件数很多。如果频繁访问到的文件都能被cache住,那么磁盘的读IO bi会非常小。
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