CACHE存儲器

高速緩衝存儲器

Cache存儲器:電腦中為高速緩衝存儲器,是位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic Random Access Memory)之間,規模較小,但速度很高的存儲器,通常由SRAM(Static Random Access Memory 靜態存儲器)組成。它是位於CPU與內存間的一種容量較小但速度很高的存儲器。CPU的速度遠高於內存,當CPU直接從內存中存取數據時要等待一定時間周期,而Cache則可以保存CPU剛用過或循環使用的一部分數據,如果CPU需要再次使用該部分數據時可從Cache中直接調用,這樣就避免了重複存取數據,減少了CPU的等待時間,因而提高了系統的效率。Cache又分為L1Cache(一級緩存)和L2Cache(二級緩存),L1Cache主要是集成在CPU內部,而L2Cache集成在主板上或是CPU上。

名詞解釋


Cache存儲器:電腦中為高速緩衝存儲器,是位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic Random Access Memory)之間,規模較小,但速度很高的存儲器,通常由SRAM(Static Random Access Memory靜態存儲器)組成。
Cache的功能是提高CPU數據輸入輸出的速率。Cache容量小但速度快,內存速度較低但容量大,通過優化調度演演算法,系統的性能會大大改善,彷彿其存儲系統容量與內存相當而訪問速度近似Cache。
Cache通常採用相聯存儲器。

基本原理


使用Cache改善系統性能的依據是程序的局部性原理。

技術分析


CACHE存儲器
CACHE存儲器
PC系統的發展趨勢之一是CPU主頻越做越高,系統架構越做越先進,而主存DRAM的結構和存取時間改進較慢。因此,Cache技術愈顯重要,在PC系統中Cache越做越大。廣大用戶已把Cache做為評價和選購PC系統的一個重要指標。本在傳輸速度有較大差異的設備間都可以利用Cache作為匹配來調節差距,或者說是這些設備的傳輸通道。在顯示系統、硬碟和光碟機,以及網路通訊中,都需要使用Cache技術。

替換演演算法


當Cache產生了一次訪問未命中之後,相應的數據應同時讀入CPU和Cache。但是當Cache已存滿數據后,新數據必須替換(淘汰)Cache中的某些舊數據。最常用的替換演演算法有隨機演演算法、先進先出演演算法(FIFO)和近期最少使用演演算法(LRU)。

寫操作


因為需要保證緩存再Cache中的數據與內存中的內容一致,Cache的寫操作比較複雜,常用的有寫直達法、寫回法和標記法。