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电脑高速缓存有什么作用

发布时间: 2022-08-17 02:08:59

① 计算机内,配置高速缓冲存储器(CACHE)是为了解决什么

B,CPU与内存储器之间速度不匹配问题。

高速缓冲存储器(Cache)其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体(RAM)来得快的一种RAM,一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术,也有快取记忆体的名称。

高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。

(1)电脑高速缓存有什么作用扩展阅读:

高速缓冲存储器组成结构

高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。

主要由三大部分组成:

1、Cache存储体:存放由主存调入的指令与数据块。

2、地址转换部件:建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换。

3、替换部件:在缓存已满时按一定策略进行数据块替换,并修改地址转换部件。

② 电脑的CPU缓存有什么用

1.
CPU缓存(Cache
Memory)是位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小的多但是交换速度却比内存要快得多。
2.
高速缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为CPU运算速度要比内存读写速度快很多,这样会使CPU花费很长时间等待数据到来或把数据写入内存。在缓存中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短时间内CPU即将访问的,当CPU调用大量数据时,就可避开内存直接从缓存中调用,从而加快读取速度。

③ 计算机硬件系统中主要的高速缓存有哪些,分别简述其作用

CPU缓存,有利于提高运行与加载速度。硬盘缓存,有利于提高打开硬盘与下载速度,延长硬盘寿命。显卡有显存,显存越大,图像就表现越细腻清晰。打印机有内存,内存越大,打印速度也越快

④ 高速缓冲存储器的主要作用是什么,它与主内存有什么关系

高速缓存储器分布在CPU、硬盘、光驱等配件上。

存储器的高速缓冲存储器存储了频繁访问的主内存位置的内容及这些数据项的存储地址。当处理器引用主内存中的某地址时,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内存速度快,所以当主内存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。

(4)电脑高速缓存有什么作用扩展阅读:

高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。

⑤ 计算机中高速缓存的作用

计算机硬盘的高速缓存:
1.高速缓存的概念。缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界接口传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。
2.高速缓存的作用。硬盘的缓存主要起三种作用:一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时,硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的,所以读取命中率较高),当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候,硬盘则不需要再次读取数据,直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了,由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度,所以能够达到明显改善性能的目的;二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后,并不会马上将数据写入到盘片上,而是先暂时存储在缓存里,然后发送一个“数据已写入”的信号给系统,这时系统就会认为数据已经写入,并继续执行下面的工作,而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升,但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电,那么这些数据就会丢失。对于这个问题,硬盘厂商们自然也有解决办法:掉电时,磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域,等到下次启动时再将这些数据写入目的地;第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候,某些数据是会经常需要访问的,硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中,再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同,早期的硬盘缓存基本都很小,只有几百KB,已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用,而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品,甚至达到了16MB、64MB等。
大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下,让更多的数据存储在缓存中,以提高硬盘的访问速度,但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题,即便缓存容量很大,而没有一个高效率的算法,那将导致应用中缓存数据的命中率偏低,无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成,大容量的缓存需要更为有效率的算法,否则性能会大大折扣,从技术角度上说,高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
高速缓存产生作用的时机:
3.作用体现及应用。 现在拥有大量数据,但最经常使用的往往只有其中一小部分。如国标汉字有6763个,但经常使用的只有3000个,其中几百个又占了50%以上的使用频率。因此人们想到,如果将这几百个放到存取最快的地方,就可以用很小的代价大大提高工作速度。高速缓存的工作原理基本就是这样。例如我们知道内存的存取速度比硬盘快得多,我们可以在一开机时就将宋体字的前3000个、黑体字最常用的500个装入内存专门开辟的区域,这样当使用这部分字的时候就可以从内存取字,其余的才会去读硬盘。内存开辟的这部分区域就叫做高速缓存,它可能只占所有字体存储量的十分之一,但可以将读写字库的速度提高几十倍。
具体看一下高速缓存起的使用。假设我们有100M数据,其中1M数据的使用频率占到了50%,又知内存存取时间只有硬盘时间的10万分之一,因此如果我们用1M内存做高速缓存存储最常用的1M数据就可以差不多将平均存取速度提高一倍。从这个例子可以看出,当数据使用越不平均,两种存储器之间的速度差越大时CACHE的作用就越大。
以上是一类使用分布固定的例子,在这种情况下,只要固定将这一部分数据装入最快的存储器就可以了。但在许多情况下,数据的使用频率是不确定的,特别它是与时间相关的。如当我们在写一篇文章时,对这篇文章的内容存取就特别频繁。而过一会儿又去修一张照片,存取操作就转移到了这张照片的数据上去,文章的数据就基本不用了。要让一个系统能够自动地根据当前数据的使用频率改变高速存储器中的内容才能使我们专门开出的高速缓存起作用。因此整个高速缓存系统应该包含调度数据的软件。
CACHE系统怎样调度数据
4.拓展知识-深入了解。 怡泓软件早在1983年就在软件内部使用了硬盘的CACHE系统,在早期内存很小的情况下有效地提高了硬盘上大量数据的存取速度。而PC DOS操作系统直到1990年的DR DOS 5.0和MS DOS 4.0中才内含了CACHE程序。从WINDOWS 3.0开始操作系统中都内建了硬盘CACHE系统,CACHE的概念也逐渐延伸到硬盘内部和CPU内部。
CACHE对数据的调度不一定只在两种存储器之间进行,如现在的CPU就有片上的一级、二级和内存共3种存储器。为了便与理解,我们都以两种存储器为例。
为使CACHE系统能够起到提高速度的作用,这两种存储器的速度必需有比较大的差异。如果用通用CPU来完成数据调度,两种存储器的速度差至少应该达到100倍以上。因为调度程序在每完成一次数据访问时至少要消耗20-30个指令周期,如果速度只差10倍,用CACHE比不用还要慢。
数据的调度并不像我们想象地那样简单。第一高速存储器中的每一个数据必需带有地址信息,因为它从第二级存储器中提出来后已经不是按顺序排列。为了避免地址信息过多而造成的空间浪费和查询时间的浪费,必需将数据分成块。块的大小也很有讲究。太小了起不到压缩时间和空间的作用,太大了读一个数据会造成数百个可能用不着的数据涌入高速存储器,反而起不到压缩空间的作用。
高速存储器中数据的地址信息查询是数据调度时运算的大头。当高速存储器很大时,它的地址表也会很长。从计算机指令发出的是对第二级存储器的存取指令,为了要看它是否在高速存储器中,必需去查询这个地址表。如果地址信息是顺序排列的,平均查询时间将是表长的一半。如果表长到了1000项,平均查一个数据地址就要500次比较。即使两级存储器的速度差达1000倍,这种方法也占不了任何便宜。一种方法是优先级排序法,即每经过一段时间的使用就根据每块数据的使用频率修改表的排列,让频率最高的数据块的地址排到最前面去,这样可以有效地缩短查表次数。这是我们过去使用的方法。Intel发明了一种抢队头的方法。即每一个数据一旦被使用,就将它放到地址表的第一位去。它的优点是重整地址表的算法最简单,缺点是地址表的排列通常不是最优化的。还有一种方法是通过散列表来用空间换时间,这种算法稍微复杂一点,但它通常可以在2次查询就找到所需的地址,不过计算散列地址也要消耗不少时间。
我们从以上算法的简单介绍就可以看出,CACHE技术不是在什么地方都可以使用的灵丹妙药,它受调度计算的很大制约。在CPU内部,两级存储器的速度差往往到不了100倍以上,如何能实现有效的CACHE调度?它其中必须有专用的调度算法部件,以保证在1/3的速度差之内完成调度运算,否则最多只能实现一级缓存。
CACHE作用的局限性
从上面对CACHE调度算法的简单介绍我们已经看到,在没有专用算法部件的情况下,只有当两级存储器速度差很大的时候CACHE才起作用。内存和硬盘的速度差通常为105数量级,因此用内存做硬盘的高速缓存通常是很有效的。
另一方面,高频使用的数据必须远小于高速缓存的大小才行,如果大于高速缓存的大小就会造成刚进入缓存的数据马上就被后来的数据挤出去,非但没有加快速度,反而增加了一道间接传递的时间。当我们用PHOTOSHOP处理的图像数据大于内存的1/3时就会出现这种情况。好在内存的速度远大于硬盘的存取速度,这点变化我们通常感觉不出来。但在CPU中,就会非常明显。CPU在处理图像数据时,每次处理的数据量都远远超过它内部的一级和二级缓存,因此它的作用将大大降低,唯一的补偿是处理程序的指令在一个操作——如锐化——中是固定的,它可以常驻高速缓存,减少读指令的时间。这时不同CPU缓存的大小对运算速度的影响就很小了。因为即使再小的缓存,也存得下操作指令;再大的缓存也存不下被操作的图像数据。
在CACHE调度中,为了保证数据的安全而做的回写操作也是阻碍效率的因素。在对数据进行写操作时,可以不将它写回二级存储器,如硬盘,一直到文件关闭甚至操作系统退出时再回写,这样的效率当然最高,但是非常不安全的。一旦一个程序崩溃,其它所有程序的数据就可能都损失了。所以现在的CACHE调度方案通常都内定必须立即回写。我们马上会想到,优化效率的一半没有了。实际情况并非如此。因为回写操作其实并不是立即发生的,它可以由一个优先级较低的线程去完成,当你在考虑怎么进一步调色时,操作系统插空将数据写回硬盘。
即使内存非常大,PHOTOSHOP也将它的每一步操作写回硬盘,这可以从PHOTOSHOP每次崩溃后都留下一个巨大的临时文件看出。因此如果我们连续对图像做旋转、变形等操作,即使用了极大的内存,CACHE作用也只发生了一半。因此要全面提高PHOTOSHOP的效率,必须用RAID等技术提高硬盘的直接读写速度。同理,硬盘上的2M或4M缓存对于动辄几十M的图像数据是毫无作用的。

⑥ 高速缓存的作用是什么拜托各位大神

由于CPU的运算速度愈来愈快,主存储器(DRAM)的数据存取速度常无法跟上CPU的速度,因而影响计算机的执行效率,如果在CPU与主存储器之间,使用速度最快之SRAM来作为CPU的数据快取区,将可大幅提升系统的执行效率,而且透过Cache来事先读取CPU可能需要的数据,可避免主存储器与速度更慢的辅助内存的频繁存取数据,对系统的执行效率也大有帮助。 不过因SRAM比DRAM贵太多,如果主存储器全采用SRAM则系统造价太高,所以一般皆只安装512KB~1MB的Cache。Cache的应用除了加在CPU与主存储器之间外,硬盘、打印机、CD-ROM等外围设备也都会加上Cache来提升该设备的数据存取效率。 3.用于 DNS 和 WINS,用于远程主机的最近已解析名称的资源记录的本地信息存储。通常,高速缓存在计算机查询和解析名称被动态地创建。它也有助于优化解析被查询名称所需的时间。 4.将最近使用过的数据值临时存储于内存中的某个特殊池中以便于以后更快地进行访问的过程。对于 DNS,一般指 DNS 查询解析过程中 DNS 服务器存储得自 DNS 名称空间的信息的能力。(例如,DNS 服务器可以高速缓存从其他 DNS 服务器收到的 DNS 记录。) 也可以在 DNS 客户服务中使用高速缓存,将其作为 DNS 客户端保存在最近的查询过程中得到的信息高速缓存的方法。

⑦ 电脑的缓存有什么用

缓存(Cache
memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界接口传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。

⑧ 高速缓存的作用是什么

系统缓存
较慢的CPU频率 较快的CPU频率
如果将CPU比作一个城里的家具厂,而将存储系统比作郊区的木料厂,那么实际情况就是木料厂离家具厂越来越远,即使使用更大的卡车来运送木料,家具厂也得停工来等待木料送来。
在这样的情况下,一种解决方法是在市区建立一个小型仓库,在里面放置一些家具厂最常用到的木料。这个仓库实际上就是家具厂的“Cache”,家具厂就可以从仓库不停的及时运送需要的木料。当然,仓库越大,存放的木料越多,效果就越好,因为这样即使是些不常用的东西也可以在仓库里找到。如果我们需要的木料仓库里没有,就要从城外的木料厂里继续找,而家具厂就得等着了。
我想现在大家已经明白了我的意思,仓库就相对于L1缓存,可以由CPU及时快速的读写,所以存储的是CPU最常用代码和数据(后面我们会介绍一下如何挑选“最常用”)。L1缓存的速度比系统内存快的多是因为使用的是SRAM,这种内存单芯片使用四到六个晶体管。这也使得SRAM的造价相当的高,所以不能拿来用在整个存储系统上。
在大多数CPU上,L1缓存和核心一起在一块芯片上。如果在我们家具厂的例子中,就好比工厂和仓库在同一条街上。这样的设计使CPU可以从最近最快的地方得到数据,但是也使得“城外的木料厂”到“仓库”和到“家具厂”的距离差不多远。这样如果CPU需要的数据不在L1缓存中,也就是“Cache Miss”,从存储设备取数据就要很长时间了。处理器速度越快,两者之间的差距就越大。如果使用Pentium4那样的高频率处理器,从内存中取得数据就相当于“木料厂”位于另一个国家。
物理内存即内存条

⑨ 什么是高速缓存作用是

什么是高速缓存技术:
高速缓存英文是cache。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cpu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。
高速缓存的作用:
在cpu开始执行任何指令之前,都会首先从内存中取得该条指令以及其它一些相关数据和信息。为了加快cpu的运行速度,几乎所有的芯片都采用两种不同类型的内部存储器,即高速缓存。缓存被用来临时存放一些经常被使用的程序片段或数据。
一级高速缓存是性能最好缓存类型,与解释指令和执行算术运算的处理单元一到构成cpu的核心。cpu可以在全速运行的状态下读取存放在一级高速缓存中的指令或数据。intel的处理器产品一般都会具有32k的一级缓存,而象amd或via这种竞争对手的产品则会使用更多的一级缓存。
如果在一级缓存中没有找到所需要的指令或数据,处理器会查看容量更大的二级缓存。二级缓存既可以被集成到cpu芯片内部,也可以作为外部缓存。pentium
ii处理器具有512k的二级缓存,工作速度相当于cpu速度的一半。celeron以及更新的pentium
iii芯片则分别具有128k和256k的在片二级缓存,能够在处理器全速下运行。
对于存放在速度较慢的二级缓存中的指令或数据,处理器往往需要等待2到4个时钟周期。为了充分利用计算资源,cpu可以在这段时间内查看和执行其它正在等候处理,但不需要使用额外数据的指令,从而提高整个系统的速度,把空闲时间降低到最低程度。

⑩ 电子计算机中的CMOS存储器和高速缓存有什么作用

题主,CMOS只是个技术名称,它是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片,是电脑主板上的一块可读写的RAM芯片。因为可读写的特性,所以在电脑主板上用来保存BIOS设置完电脑硬件参数后的数据,这个芯片仅仅是用来存放数据的。
高速缓冲存储器(Cache)其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体(RAM)来得快的一种RAM,一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术,也有快取记忆体的名称。