外部高速缓存的原理
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发布时间:2022-05-24 23:57
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时间:2023-11-15 22:14
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。
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内存(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。因此若要存取主内存的话,就必须等待数个CPU周期从而造成浪费。
提供“高速缓存”的目的是为了让数据存取的速度适应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。为了充分发挥高速缓存的作用,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高速缓存里。
CPU的高速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高速缓存和指令高速缓存,通称为L1高速缓存(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高速缓存曾经被放在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;更昂贵的顶级家用和工作站CPU甚至会配备比L2高速缓存还要大的L3高速缓存(level 3 On-die Cache 第*高速缓冲存储器)。
外部高速缓存的原理
提供“高速缓存”的目的是为了让数据存取的速度适应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。为了充分发挥高速缓存的作用,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...
高速缓存使用的原理是什么原理
高速缓存的工作原理是基于“局部性原理”来设计和运作的。1. 局部性原理 高速缓存的使用原理主要基于计算机科学中的一个重要概念——局部性原理(Locality of Reference)。这个原理认为,程序在一段时间内倾向于访问少量的特定数据或指令,即数据的访问存在空间局部性和时间局部性。空间局部性指的是在一段...
高速缓存使用的原理是什么
高速缓存使用的原理是基于局部性原理,即程序在运行时倾向于访问局部的数据和指令。1. 时间局部性:这意味着如果程序在某一时刻访问了某个数据,那么在接下来的时间里,它很有可能再次访问这个数据。例如,循环结构在程序中会反复访问同一段代码和数据。因此,将这些频繁访问的数据存储在高速缓存中,可以...
高速缓存使用的原理
高速缓存使用的原理是基于局部性原理,即程序在一段时间内会集中访问某个数据块或其附近的数据块。高速缓存(Cache)是一种硬件或软件组件,用于存储经常访问的数据或指令,以便更快地访问它们。高速缓存的使用基于一个重要的计算机科学原理,称为局部性原理。该原理有两个方面:时间局部性和空间局部性。时...
高速缓存的原理
高速缓存的原理是利用快速存储设备(通常是RAM)临时存储频繁访问的数据,以减少对较慢主存储器(如硬盘)的访问次数,从而提高数据访问速度和系统性能。1. 高速缓存的工作原理基于“时间局部性”和“空间局部性”的原理。时间局部性是指最近被访问的数据很可能在未来会被再次访问;空间局部性是指一个数据...
什么是高速缓存
高速缓冲存储器就是根据程序的局部性原理,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比较小的存储器,把正在执行的指令地址附近的一部分指令或者数据从主存调入这个存储器,供CPU在一段时间内使用,这样就能相对的提高CPU的运算速度。他介于主存和CPU之间,这样的高速小容量存储器称为高速缓冲存储...
高速缓存,内存,外存的实现原理及与程序执行效率的关系
在运行应用程序时,电脑现将软件必须的初始化文件从外存读取加载在内存中,但需要更多时继续从外存读取。内存中长时间没用到的会自动删除。 那高速缓存的作用是什么呢? 那是因为cpu要从内存中读取资源,可是呢,cpu的读取速度是很快的,是内存远远跟不上节奏的。于是呢,中间就加了一个高速缓存,因为...
高速跟踪缓存是什么?
根据程序的局部性原理,就为Cache的存在提供了理论依据,系统正是依据此原理,不断地将与当前指令集相关联的一个不太大的后继指令集从内存读到Cache,然后再与CPU高速传送,从而达到速度匹配。3、高速缓存的分级结构 CPU高速缓存是分级构造的,一般由L1和L2两极构成,通常L1 Cache的速度最快,与CPU核心...
高速缓存的工作原理是什么
高速缓存内存标识位于主内存中的重复指令和数据,并将其复制到其内存中。CPU不再为相同的指令和数据重复访问较慢的主内存,而是访问更快的缓存。缓存有时称为CPU内存,通常运行在高性能的SRAM内存模块上。CPU可以访问更快的缓存内存来运行性能敏感的操作。高速缓存内存通常集成在主板下,或者在不同的芯片...
高速缓存的主要作用是什么?它和内存有什么关系?
高速缓存的工作原理基于“局部性原理”,即计算机程序在一段时间内倾向于访问相同的数据或指令,或者访问相邻的内存地址。因此,缓存会存储最近访问过的数据或指令,当处理器再次需要这些数据时,它可以直接从缓存中快速获取,而不是从较慢的内存中读取。举个例子,假设一个处理器需要执行一个...