缓存

✍ dations ◷ 2025-09-16 11:52:33 #缓存
高速缓存(英语:cache,/kæʃ/ KASH )简称缓存,原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器(RAM)快的一种RAM,通常它不像系统主存那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术。Cache一词来源于1967年的一篇电子工程期刊论文。其作者将法语词“cache”赋予“safekeeping storage”的涵义,用于电脑工程领域。PC-AT/XT和80286时代,没有Cache,CPU和内存都很慢,CPU直接访问内存。80386的芯片组增加了对可选的Cache的支持,高级主板带有64KB,甚至高端的128KB Write-Through Cache。80486 CPU里面加入了8KB的L1 Unified Cache,当时也叫做内部Cache,不分代码和数据,都存在一起;芯片组中的Cache,变成了L2,也被叫做外部Cache,从128KB到256KB不等;增加了Write-back的Cache属性。Pentium CPU的L1 Cache分为Code和data,各自8KB;L2还被放在主板上。Pentium Pro的L2被放入到CPU的Package上。Pentium 3开始,L2 Cache被放入了CPU的Die中。从Intel Core CPU开始,L2 Cache为多核共享。当CPU处理数据时,它会先到Cache中去寻找,如果数据因之前的操作已经读取而被暂存其中,就不需要再从随机存取存储器(Main memory)中读取数据——由于CPU的运行速度一般比主内存的读取速度快,主存储器周期(访问主存储器所需要的时间)为数个时钟周期。因此若要访问主内存的话,就必须等待数个CPU周期从而造成浪费。提供“缓存”的目的是为了让数据访问的速度适应CPU的处理速度,其基于的原理是内存中“程序执行与数据访问的局域性行为”,即一定程序执行时间和空间内,被访问的代码集中于一部分。为了充分发挥缓存的作用,不仅依靠“暂存刚刚访问过的数据”,还要使用硬件实现的指令预测与数据预取技术——尽可能把将要使用的数据预先从内存中取到缓存里。CPU的缓存曾经是用在超级计算机上的一种高级技术,不过现今电脑上使用的的AMD或Intel微处理器都在芯片内部集成了大小不等的数据缓存和指令缓存,通称为L1缓存(L1 Cache即Level 1 On-die Cache,第一级片上高速缓冲存储器);而比L1更大容量的L2缓存曾经被放在CPU外部(主板或者CPU接口卡上),但是现在已经成为CPU内部的标准组件;更昂贵的CPU会配备比L2缓存还要大的L3缓存(level 3 On-die Cache第三级高速缓冲存储器)。如今缓存的概念已被扩充,不仅在CPU和主内存之间有Cache,而且在内存和硬盘之间也有Cache(磁盘缓存),乃至在硬盘与网络之间也有某种意义上的Cache──称为Internet临时文件夹或网络内容缓存等。凡是位于速度相差较大的两种硬件之间,用于协调两者数据传输速度差异的结构,均可称之为Cache。由于主存容量远大于CPU缓存的容量,因此两者之间就必须按一定的规则对应起来。地址镜像就是指按某种规则把主存块装入缓存中。地址变换是指当按某种镜像方式把主存块装入缓存后,每次访问CPU缓存时,如何把主存的物理地址(Physical address)或虚拟地址(Virtual address)变换成CPU缓存的地址,从而访问其中的数据。主存容量远大于CPU缓存,磁盘容量远大于主存,因此无论是哪一层次的缓存都面临一个同样的问题:当容量有限的缓存的空闲空间全部用完后,又有新的内容需要添加进缓存时,如何挑选并舍弃原有的部分内容,从而腾出空间放入这些新的内容。解决这个问题的算法有几种,如最久未使用算法(LFU)、先进先出算法(FIFO)、最近最少使用算法(LRU)、非最近使用算法(NMRU)等,这些算法在不同层次的缓存上执行时拥有不同的效率和代价,需根据具体场合选择最合适的一种。

相关

  • 转化转型(英语:transformation),又译转化,即细胞通过摄取外源遗传物质(DNA或RNA)而发生遗传学改变的过程。在转化过程中,转化的DNA片段称为转化因子。受体菌只有处在感受态时才能够摄
  • 紫斑紫癜或称紫斑是皮肤或粘膜上出现的紫色血块,是小儿出血性疾病中一种常见的疾病;瘀点、瘀斑压之不退色者为其特征;多发于学龄儿童。3毫米~ 10毫米的紫色血块。小于3毫米大小的红
  • 非洲猪瘟病毒科非洲猪瘟病毒科(学名:Asfarviridae)是双链DNA病毒中的一个科。非洲猪瘟病毒属(Asfivirus)是本科唯一的一个属,而与本科相关的Faustovirus(英语:Faustovirus)至今仍未分类。该类病毒主
  • 生殖繁殖,或生殖,是透过生物的方法制造生物个体的过程。繁殖是所有生命都有的基本现象之一。每个现存的个体都是上一代繁殖所得来的结果。已知的繁殖方法可分为两大类:有性生殖以及
  • 热那亚热那亚(意大利语:Genova,旧译柔鲁、热诺瓦)是意大利北部的港口城市,属于利古里亚大区,是该大区首府,并且是意大利第六大城市。热那亚是个历史很悠久的古城。早在古罗马建城之前,利古
  • 符码在符号学中,符码(code)是用于沟通意义的一套惯例。最常见的符码是口语语言,但此术语还可用来指任何叙事的形式:例如色彩的意象(红色代表危险)、游戏规则(国际象棋中军事的能指)。索绪
  • 科西嘉语法国科西嘉科西嘉语是罗曼语族的一个分支,为法国本土东南方科西嘉岛居民使用,并被定为当地的官方语言。在意大利撒丁岛的加卢拉和萨萨里也有它的外延。科西嘉语与意大利语相近
  • 泪腺泪腺又称泪泉,是泪器的一部分,位于眶上壁前外侧部的泪腺窝内。泪腺的功能是分泌泪液,它有10~20条排泄管开口于结膜上穹的外侧部。泪道
  • 羊毛甾醇羊毛甾醇(Lanosterol)是一种甾体化合物,分子式C30H50O,动物和真菌合成类固醇的过程中均经过此化合物。而植物的甾体合成则通过环阿屯醇。酶催化下,角鲨烯闭环形成羊毛甾醇,该过程
  • 外消旋混合物外消旋混合物(英语:racemic mixture、racemate,或称为 外消旋体)是等物质的量的一对对映体混合后得到的组成物。第一个制得的外消旋体是路易·巴斯德制得的酒石酸的外消旋混合物