计算机内存与缓存详解-优快云博客

离 CPU 越近越快；每个存储器只与相邻一层存储器打交道；速度越快成本越高。

寄存器：

通常在几十 ~ 几百个之间

每个寄存器一般存储 4Byte(32 位) 或者 8Byte(64 位) 数据

一般半个时钟周期（1 / 主频）内读写完成

CPU Cache：使用静态随机存储器（SARM Static Random-Access Memory）

L1 高速缓存：2 ~ 4 个时钟周期；几十 KB ~ 几百 KB

L2 高速缓存：10 ~ 20 个时钟周期；几百 KB ~ 几 MB

L3 高速缓存：20 ~ 60 个时钟周期；几 MB ~ 几十 MB

内存：使用动态随机存储器（DRAM Dynamic Random Access Memory）

200 ~ 300 个时钟周期

SSD/HDD 硬盘：

SSD（固态硬盘）：比内存慢 10 ~ 1000 倍

HDD（机械硬盘）：比内存慢 10W 倍

内存映射到 Cache 的方案

直接映射：

优点：

硬件简单，成本低，地址计算速度快

不涉及替换算法

缺点：

不灵活，每个内存块只有固定位置

Cache 空间得不到充分利用

容易发生冲突，Cache 效率降低

只适合大容量 Cache

如 0 和 16 都映射到第 0 块，其实其他块空闲也不能占用，这两块会来回替换，降级命中率

全相联映射：

优点：

灵活，可以映射到任意块

Cache 利用率高

冲突率低

缺点：

Cache 比较电路设计和实现比较困难

只适合小容量 Cache

组相联映射：为前两种的折中方法，组间使用直接映射，组内使用全相联映射

内存一个组内块数与 Cache 分组数相同；存放那一组固