① cache作用
Cache作用具體如下:
1、Cache可以大大提高CPU訪問主存的速度,中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替,能極大緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾。
在計算機技術發展過程中,主存儲器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多,使中央處理器的高速處理能力不能充分發揮,整個計算機系統的工作效率受到影響。在存儲層次上採用高速緩沖存儲器來緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾也是常用的方法之一。很多大、中型計算機以及新近的一些小型機、微型機也都採用高速緩沖存儲器。
2、Cache可以顯著提高計算機系統處理速度。
高速緩沖存儲器的容量一般只有主存儲器的幾百分之一,但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據程序局部性原理,正在使用的主存儲器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。因而,當中央處理器存取主存儲器某一單元時,計算機硬體就自動地將包括該單元在內的那一組單元內容調入高速緩沖存儲器,中央處理器即將存取的主存儲器單元很可能就在剛剛調入到高速緩沖存儲器的那一組單元內。於是,中央處理器就可以直接對高速緩沖存儲器進行存取。在整個處理過程中,如果中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替,計算機系統處理速度就能顯著提高。
拓展資料:
cache定義如下:
cache名為高速緩沖存儲器。其是指存取速度比一般隨機存取記憶體(RAM)來得快的一種RAM,一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術,而使用昂貴但較快速的SRAM技術,也有快取記憶體的名稱。cache是存在於主存與CPU之間的一級存儲器,由靜態存儲晶元(SRAM)組成,容量比較小但速度比主存高得多, 接近於CPU的速度。
Cache原理具體如下:
任何程序或數據要為CPU所使用,必須先放到主存儲器(內存)中,即CPU只與主存交換數據,所以主存的速度在很大程度上決定了系統的運行速度。程序在運行期間,在一個較短的時間間隔內,由程序產生的地址往往集中在存儲器的一個很小范圍的地址空間內。
指令地址本來就是連續分布的,再加上循環程序段和子程序段要多次重復執行,因此對這些地址中的內容的訪問就自然的具有時間集中分布的傾向。數據分布的集中傾向不如程序這么明顯,但對數組的存儲和訪問以及工作單元的選擇可以使存儲器地址相對地集中。這種對局部范圍的存儲器地址頻繁訪問,而對此范圍外的地址訪問甚少的現象被稱為程序訪問的局部化性質。
如果把在一段時間內一定地址范圍被頻繁訪問的信息集合成批地從主的系統中,CPU訪問數據時,在Cache中能直接找到的概率,它是Cache的一個重要指標,與Cache的大小、替換演算法、程序特性等因素有關。
增加Cache後,CPU訪問主存的速度是可以預算的,64KB的Cache可以緩沖4MB的主存,且命中率都在90%以上。以主頻為100MHz的CPU(時鍾周期約為10ns)、20ns的Cache、70ns的RAM、命中率為90%計算,CPU訪問主存的周期為:有Cache時,20×0.9+70×0.1=34ns;無Cache時,70×1=70ns。
CPU訪問主存的速度大大提高了,但是加Cache只是加快了CPU訪問主存的速度,而CPU訪問主存只是計算機整個操作的一部分,所以增加Cache對系統整體速度只能提高10~20%左右。
② 什麼是高速緩存作用是
高速緩存英文是cache。一種特殊的存儲器子系統,其中復制了頻繁使用的數據,以利於CPU快速訪問。存儲器的高速緩沖存儲器存儲了頻繁訪問的 RAM 位置的內容及這些數據項的存儲地址。當處理器引用存儲器中的某地址時,高速緩沖存儲器便檢查是否存有該地址。如果存有該地址,則將數據返回處理器;如果沒有保存該地址,則進行常規的存儲器訪問。因為高速緩沖存儲器總是比主RAM 存儲器速度快,所以當 RAM 的訪問速度低於微處理器的速度時,常使用高速緩沖存儲器。
L1高速緩存,也就是我們經常說的一級高速緩存。在CPU裡面內置了高速緩存可以提高CPU的運行效率。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大,不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成,結構較復雜,在CPU管芯面積不能太大的情況下,L1級高速緩存的容量不可能做得太大。採用回寫(Write Back)結構的高速緩存。它對讀和寫*作均有可提供緩存。而採用寫通(Write-through)結構的高速緩存,僅對讀*作有效。在486以上的計算機中基本採用了回寫式高速緩存。在目前流行的處理器中,奔騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的L1高速緩存,奔騰4為8KB,而AMD的Duron和Athlon處理器的L1高速緩存高達128KB。
L2高速緩存,指CPU第二層的高速緩存,第一個採用L2高速緩存的是奔騰 Pro處理器,它的L2高速緩存和CPU運行在相同頻率下的,但成本昂貴,市場生命很短,所以其後奔騰 II的L2高速緩存運行在相當於CPU頻率一半下的。接下來的Celeron處理器又使用了和CPU同速運行的L2高速緩存,現在流行的CPU,無論是AthlonXP和奔騰4,其L2高速緩存都是和CPU同速運行的。除了速度以外,L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,現在家庭用CPU容量最大的是512KB,而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達1MB-3MB。
——》1,高速緩存(Cache),全稱「高速緩沖存儲器」。
——》2,例如:當CPU處理數據時,它會先到高速緩存中去尋找,如果數據因之前的操作已經讀取而被暫存其中,就不需要再從主內存中讀取數據——由於CPU的運行速度一般比主內存快,因此若要經常存取主內存的話,就必須等待數個CPU周期從而造成浪費。
——》3,提供「高速緩存」的目的是為了讓數據存取的速度適應CPU的處理速度,其基於的原理是內存中「程序執行與數據訪問的局域性行為」。
——》4,現在Cache的概念已經被擴充了:不僅在CPU和主內存之間有Cache,而且在內存和硬碟之間也有Cache(磁碟高速緩存),乃至在硬碟與網路之間也有某種意義上的「Cache」(Internet臨時文件夾)。
——》5,凡是位於速度相差較大的兩種硬體之間的,用於協調兩者數據傳輸速度差異的結構,均可稱之為Cache。
——》6,所以硬碟和內存之間的Cache就叫做磁碟高速緩存。它是在內存中開辟一塊位置,來臨時存取硬碟中的數據。這項技術可使計算機讀寫時的存儲系統平均數據傳輸率提高5-10倍,適應了當前激增的海量數據存儲需求。
——》7,在DOS時代,我們用:
smartdrv 內存容量
命令來載入硬碟高速緩存。自從有了Windows後,我們就不需要載入硬碟高速緩存了,因為Windows本身有自己的高速緩存管理單元,如果強行使用smartdrv命令載入,反而會影響Windows的性能。
——》8,我們在用硬碟安裝Win2000/XP時候,系統會提示載入高速緩存,這是因為在安裝的初期還是DOS操作,所以為了達到讀存的速度,安裝程序要求載入高速緩存。
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③ 、存儲器的三級結構內存,外存,高速緩存(好處、特點)
微機高速緩存就是CPU
cache,速度非常快,用來存放最經常用的數據,但是非常小,因為貴。主存就是咱們說的內存,用來存放程序運行時的數據,比較大。輔存就是咱們說的硬碟,磁帶機之類,容量超大,但是速度最慢。之所以用這么多層,是為了拉近CPU與硬碟速度之間的距離
④ 2. 簡述Cache、ROM、RAM的特點
特點:較他物具有特殊或特別之處,你的"他物"在哪裡,沒有對比談何特點。cache:緩存(cpu,硬碟等都有緩存),rom:外部存儲器,ram:內部存儲器,不知問友看過初中課本了嗎?
⑤ 計算機中為什麼要採用高速緩存器(CACHE)
是為了解決低速的外設和高速的CPU之間速度不匹配的問題。
主要由三大部分組成:
1、Cache存儲體:存放由主存調入的指令與數據塊。
2、地址轉換部件:建立目錄表以實現主存地址到緩存地址的轉換。
3、替換部件:在緩存已滿時按一定策略進行數據塊替換,並修改地址轉換部件。
在有高速緩沖存儲器的計算機系統中,中央處理器存取主存儲器的地址劃分為行號、列號和組內地址三個欄位。
於是,主存儲器就在邏輯上劃分為若干行;每行劃分為若乾的存儲單元組;每組包含幾個或幾十個字。高速存儲器也相應地劃分為行和列的存儲單元組。二者的列數相同,組的大小也相同,但高速存儲器的行數卻比主存儲器的行數少得多。
(5)高速緩存cache有什麼特點擴展閱讀
當中央處理器存取主存儲器時,高速緩存器首先自動對存取地址的列號欄位進行解碼,以便將聯想存儲器該列的全部行號與存取主存儲器地址的行號欄位進行比較:若有相同的,表明要存取的主存儲器單元已在高速存儲器中,稱為命中,硬體就將存取主存儲器的地址映射為高速存儲器的地址並執行存取操作。
若都不相同,表明該單元不在高速存儲器中,稱為脫靶,硬體將執行存取主存儲器操作並自動將該單元所在的那一主存儲器單元組調入高速存儲器相同列中空著的存儲單元組中,同時將該組在主存儲器中的行號存入聯想存儲器對應位置的單元內。
當出現脫靶而高速存儲器對應列中沒有空的位置時,便淘汰該列中的某一組以騰出位置存放新調入的組,這稱為替換。確定替換的規則叫替換演算法,常用的替換演算法有:最近最少使用演算法(LRU)、先進先出法(FIFO)和隨機法(RAND)等。
替換邏輯電路就是執行這個功能的。另外,當執行寫主存儲器操作時,為保持主存儲器和高速存儲器內容的一致性,對命中和脫靶須分別處理。
⑥ 存儲器為什麼要分為外儲存器和內儲存器兩者各有什麼特點Cache的作用是什麼
外存——非易失性存儲器(速度慢)——代表性器件:硬碟
內存——電存儲器(速度特別快)——代表性器件:內存
緩存(cache)——電存儲器(比內存更快)——預讀內存中的數據共處理器隨時調用,減少直接讀取內存,提高性能。
⑦ 快表TLB和高速緩沖存儲器cache有什麼區別
1、快表TLB: 用於虛擬存儲技術,是為了加快輔存向主存的地址映射速度(主存—輔存系統)
2、高速緩存器cache:用於解決CPU與主存速度不匹配問題。(CPU—主存系統)
2.1、cache補充:因為CPU速度遠高於主存,主存跟不上,導致CPU的大量時間在等待主存,效率低下。因為cache速度介於CPU與主存之間,價格也介於兩者之間,所以人們在CPU與主存之間添加「高速緩沖器cache」來緩解速度不匹配問題。
總的來說,兩者屬於兩個不同的系統層次,功能也不同。
⑧ 隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、以及高速緩存(CACHE)各是什麼
只讀存儲器(rom)
rom表示只讀存儲器(read
only
memory),在製造rom的時候,信息(數據或程序)就被存入並永久保存。這些信息只能讀出,一般不能寫入,即使機器掉電,這些數據也不會丟失。\
隨機存儲器(ram)
隨機存儲器(random
access
memory)表示既可以從中讀取數據,也可以寫入數據。當機器電源關閉時,存於其中的數據就會丟失。
高速緩沖存儲器(cache)
cache它位於cpu與內存之間,是一個讀寫速度比內存更快的存儲器。當cpu向內存中寫入或讀出數據時,這個數據也被存儲進高速緩沖存儲器中。當cpu再次需要這些數據時,cpu就從高速緩沖存儲器讀取數據,而不是訪問較慢的內存.
⑨ 什麼是高速緩存,作用是什麼
什麼是高速緩存技術:
高速緩存英文是cache。一種特殊的存儲器子系統,其中復制了頻繁使用的數據,以利於CPU快速訪問。存儲器的高速緩沖存儲器存儲了頻繁訪問的 RAM 位置的內容及這些數據項的存儲地址。當處理器引用存儲器中的某地址時,高速緩沖存儲器便檢查是否存有該地址。如果存有該地址,則將數據返回處理器;如果沒有保存該地址,則進行常規的存儲器訪問。因為高速緩沖存儲器總是比主RAM 存儲器速度快,所以當 RAM 的訪問速度低於微處理器的速度時,常使用高速緩沖存儲器。
高速緩存的作用:
在CPU開始執行任何指令之前,都會首先從內存中取得該條指令以及其它一些相關數據和信息。為了加快CPU的運行速度,幾乎所有的晶元都採用兩種不同類型的內部存儲器,即高速緩存。緩存被用來臨時存放一些經常被使用的程序片段或數據。
一級高速緩存是性能最好緩存類型,與解釋指令和執行算術運算的處理單元一到構成CPU的核心。CPU可以在全速運行的狀態下讀取存放在一級高速緩存中的指令或數據。Intel的處理器產品一般都會具有32K的一級緩存,而象AMD或Via這種競爭對手的產品則會使用更多的一級緩存。
如果在一級緩存中沒有找到所需要的指令或數據,處理器會查看容量更大的二級緩存。二級緩存既可以被集成到CPU晶元內部,也可以作為外部緩存。Pentium II處理器具有512K的二級緩存,工作速度相當於CPU速度的一半。Celeron以及更新的Pentium III晶元則分別具有128K和256K的在片二級緩存,能夠在處理器全速下運行。
對於存放在速度較慢的二級緩存中的指令或數據,處理器往往需要等待2到4個時鍾周期。為了充分利用計算資源,CPU可以在這段時間內查看和執行其它正在等候處理,但不需要使用額外數據的指令,從而提高整個系統的速度,把空閑時間降低到最低程度。
⑩ 高速緩沖存儲器有什麼特點
在 CPU 和主存中間設置高速緩沖存儲器,構成高速緩存(Cache)-主存層次,要求Cache在速度上能跟得上CPU的要求