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。
❷ 内存和缓存的区别
CPU缓存(Cache Memoney)位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但交换速度快。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。由此可见,在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案,这样整个内存储器(缓存+内存)就变成了既有缓存的高速度,又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大,主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从缓存中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到,就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入缓存中,可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行,不必再调用内存。
正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右),也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中,只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说,CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。
最早先的CPU缓存是个整体的,而且容量很低,英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求,而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存,此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存,而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存(Data Cache,D-Cache)和指令缓存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令,而且两者可以同时被CPU访问,减少了争用Cache所造成的冲突,提高了处理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时,还新增了一种一级追踪缓存,容量为12KB.
随着CPU制造工艺的发展,二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中,容量也在逐年提升。现在再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存,已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中,以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变,此时其以相同于主频的速度工作,可以为CPU提供更高的传输速度。
二级缓存是CPU性能表现的关键之一,在CPU核心不变化的情况下,增加二级缓存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异,由此可见二级缓存对于CPU的重要性。
CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中,当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中),CPU才访问内存。从理论上讲,在一颗拥有二级缓存的CPU中,读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%,剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据,读取二级缓存的命中率也在80%左右(从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用,但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中,还会带有三级缓存,它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,在拥有三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了CPU的效率。
为了保证CPU访问时有较高的命中率,缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”(LRU算法),它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器,LRU算法是把命中行的计数器清零,其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法,其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存,提高缓存的利用率。
CPU产品中,一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间,二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大,而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的,容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加,要在有限的CPU面积上集成更大的缓存,对制造工艺的要求也就越高。
祝你愉快!
❸ 内存和缓存有什么区别和联系请举例具体形象比喻两者的关系!
一般来说缓存都是集成到CPU里面的。
众人:“这就是你找不到缓存的图片理由”?
如果按存取数据的速度相比,缓存是比内存快非常多的,我们电脑的操作系统会为应用程序分配好内存,但是由于内存的存取效率比较低下(相对于CPU的处理速度而言),缓存就是为了解决高速CPU对慢速内存的存取。
还有一个概念,就是一级缓存和二级缓存。
在这之前,先说一下RAM(暂时的、动态的存储数据,具体点就是我们通常说的内存条)和ROM(永久的、固定的存储数据,通俗讲就是我们说的光盘、dvd、手机内存卡等)。
RAM是掉电的,掉电的意思就是设备关机后RAM内存储的数据全部清空,ROM内的数据依然存在。
RAM有两种,静态和动态,静态RAM比动态RAM快。
静态RAM集成度比较低,存储相同的数据,静态RAM比动态RAM所花费的体积大约为六倍。
同样的容量,静态RAM的价格是动态RAM的四倍。
我们要知道一个道理,缓存作为静态RAM都是比较昂贵的,所以不要幻想什么加大缓存什么的。
但是我们有一个折中的办法,就是加大高速动态RAM作为缓存,比常规动态RAM要快,当然速度和静态RAM还是有一定的差距(没办法,都是钱闹的/(ㄒoㄒ)/~~)。
RAM中存储的都是设备使用频率比较高的数据和指令,它们都是从内存中复制而来的,这是由一套算法所维护的,与此同时,RAM内存储的东西并不是固定的,会跟着时间和使用习惯的改变而改变,一句话,内部保持的数据都是由算法所决定的。CPU在工作时,先去找静态RAM(一级缓存),然后再去找后加的高速动态RAM(二级缓存),最后内存。
❹ 缓存和内存及硬盘的关系
缓存是下载某种东西内存就是储存卡啊,可以保存东西的,硬盘不知道
❺ java 内存数据库和缓存的问题 请高手进
都不要用,用第三方的缓存来实现吧
❻ 为什么说缓存相当于一个数据库
临时存储的地方,其实说白了,一个txt文本也能相当一个数据库。
什么是数据库,就是可以存储信息的地方。
当然它不一定具有
增删改查的内置方法
但是你不能不承认。它存了东西,就可以被定义成数据库
所以,缓存相当数据库
可以理解。
❼ 数据库和内存数据库有什么区别
数据库是数据保存在磁盘中,内存数据库是数据保存在内存中,这就是它们的主要区别。
❽ 数据库表空间与缓存 内存有关系么
CPU的运算速度比主内存的读写速度要快得多,这就使得CPU在访问内存时要花很长时间来等待内存的操作,这种空等造成了系统整体性能的下降。为了解决这种速度上的不匹配问题,我们在CPU与主内存之间加入了比主内存要快的SRAM(StaticRam,静态存储器)。SRAM储存了主内存的映象,使CPU可以直接通过访问SRAM来完成数据的读写。由于SRAM的速度与CPU的速度相当,从而大大缩短了数据读写的等待时间,系统的整体速度也自然得到提高。高速缓存即Cache,就是指介于CPU与主内存之间的高速存储器(通常由静态存储器SRAM构成)。Cache的工作原理是基于程序访问的局部性。依据局部性原理,可以在主存和CPU通用寄存器之间设置一个高速的容量相对较小的存储器,把正在执行的指令地址附近的一部分指令或数据从主存调入这个存储器,供CPU在一段时间内使用。这对提高程序的运行速度有很大的作用。这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储器称作高速缓冲存储器(Cache)。CPU对存储器进行数据请求时,通常先访问Cache。由于局部性原理不能保证所请求的数据百分之百地在Cache中,这里便存在一个命中率。即CPU在任一时刻从Cache中可靠获取数据的几率。命中率越高,正确获取数据的可靠性就越大。
❾ 数据库缓存机制是什么缓存是如何作用数据库
缓存的介质一般是内存,所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据量非常大时,也会用硬盘作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质,还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。
❿ 如何保证缓存与数据库双写时的数据一致性
一般来说,就是如果系统不是严格要求缓存+数据库必须一致性的话,缓存可以稍微的跟数据库偶尔有不一致的情况,最好不要做这个方案,读请求和写请求串行化,串到一个内存队列里去,这样就可以保证一定不会出现不一致的情况
串行化之后,就会导致系统的吞吐量会大幅度的降低,用比正常情况下多几倍的机器去支撑线上的一个请求。