Cache 高速缓冲存储器

最新推荐文章于 2024-10-21 09:19:21 发布
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#Cache #高速缓冲存储器


Cache(即高速缓冲存储器(Cache Memory)，是我们最常听到的一个词了。在老鸟们眼中，这个词或许已没有再谈的必要，因为他们对Cache从设计的必要性到工作原理、工作过程等等都已了如指掌了；而对菜鸟朋友们而言，这些未必就很清楚。那么，它们到底是指的什么呢？



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Cache(高速缓冲存储器)
weixin_73483086的博客
11-13 1894
高速缓存位于主存与CPU之间的一级存储器，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小，速度比主存 高得多，接近于CPU的速度，单位成本比内存高·Cache存储了频繁访问内存的数据。 1.Cache原理、命中率、失效率 使用Cache改善系统性能的主要依据是程序的局部性原理 (1)程序局部性原理 时间局部性 当前访问的指令，不久的将来可能还会访问空间局部性 当前访问了此条指令，有可能马上会访问它附近的指令 ()命中率 访问的指令能够在Cache中找到，称之为命中。单位时间内在Cache 中命中的数量与执
【计算机组成原理】三、存储系统：4.高速缓冲存储器(Cache)（主存映射(全相联映射、直接映射 、组相联映射)、替换算法、Cache写策略）
From Quantitative to Qualitative Change
08-23 1227
Cache的存取速度可与CPU的速度相匹配，但存储容量小、成本高、集成度低。目前的计算机通常将它们制作集成在CPU中，用SRAM实现。局部性原理：cache能够有效工作的理论依据。高速缓冲技术就是利用程序访问的局部性原理，把程序中正在使用的部分存放在一个高速的、容量较小的Cache中，使CPU的访存操作大多数针对Cache进行，从而大大提高程序的执行速度。在最近的未来要用到的信息，很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的（相邻信息），因为指令通常是顺序存放、顺序执行的，数据一般也是以向量、数组等形式簇
STM32H7的ADC定时器触发配合定时器的DMA双缓冲
yybyg的博客
04-19 4215
ADC_INP[0:19]和 ADC_INN[0:19]INP 是差分正向输入，INN 是差分反向输入。ADC_INP[0:5]和 ADC_INN[0:5]是快速通道。ADC_INP[6:19]和 ADC_INN[6:19]是慢速通道。共有 21 路触发用于规则通道，ADC1 和 ADC2 共用的，而 ADC3 是独立的。共有 21 路触发用于注入通道，ADC1 和 ADC2 共用的，而 ADC3 是独立的。adc_awd1，adc_awd2 和 adc_awd3。
存储器(下)——高速缓冲存储器（Cache），辅助存储器
qq_74811378的博客
05-04 948
避免CPU空等现象CPU和主存（DRAM）的速度差异用来保存程序，数据，文档，映像资料，不直接与 CPU 交换信息。如果想要调用，那就先调入到主存储器。
高速缓冲存储器 Cache
weixin_34008805的博客
05-16 714
一、 Cache- 主存存储结构及其实现 为了解决存储器系统的容量、存取速度及单位成本之间的矛盾，可以采用 Cache- 主存存储结构，即在主存和 CPU 之间设置高速缓冲存储器 Cache ，把正在执行的指令代码单元附近的一部分指令代码或数据从主存装入 Cache 中，供 CPU 在一段时间内使用，由于存储器访问的局部性，在一定容量 Cache 的条件下，我们可...
第三章-存储系统（六）高速缓冲存储器(Cache)
2203_75970230的博客
09-23 1182
空间局部性：在最近的未来要用到的信息(指令和数据)，很可能与现在正在使用的信息在存储空间上是邻近的时间局部性：在最近的未来要用到的信息，很可能是现在正在使用的信息基于局部性原理，不难想到，可 以把CPU目前访问的地址“周围” 的部分数据放到Cache中（使下次访问的速度更快）设tc为访问一次Cache所需时间，tm为访问一次主存所需时间命中率H：CPU欲访问的信息已在Cache中的比率1.先访问Cache，若Cache未命中再访问主存Cache—主存系统的平均访问时间t为：2.同时访问Cache和主存，若C
高速缓冲存储器Cache是如何工作的、主要功能、高速缓冲存储器Cache和主存有哪些区别
DKPT的博客
10-21 1002
存储近期可能访问的数据和指令：Cache会存储CPU近期可能访问的数据和指令，当CPU需要访问这些数据或指令时，会首先在Cache中查找，如果找到则直接访问Cache，从而减少对内存的访问次数。未命中：如果CPU要访问的内容不在Cache中，则称为未命中，此时需要访问主存，并将所需的数据或指令调入Cache中，以便下次访问时能够提高速度。Cache中的数据是主存数据的一部分副本，当Cache中的数据更新时，需要确保与主存中的数据保持一致。主存的访问速度相对较慢，但容量较大，用于存储当前运行的程序和数据。
Cache 高速缓冲存储器
红星科技的专栏
02-15 795
Cache n. 高速缓冲存储器 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
cache__高速缓冲存储器
the_fire的技术博客
12-22 1480
最近为了在线看视频快点，就下了个PP加速器。后来就在桌面上发现了个名为：cache的文件夹，不知道是干什么的就给删了，后来又在搜索杀毒引擎时看到这么个名字，就查了一下，说实话看不太懂什么意思，懂个大概。    cache ： 高速缓冲存储器 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
高速缓冲存储器（Cache）
qq_34600424的博客
01-04 2056
高速缓冲存储器（Cache）
高速缓冲存储器(Cache)
qq_51542797的博客
09-22 628
学习Cache时所记录的笔记。
计算机组成结构—高速缓冲存储器(Cache)
主要为C++知识点、Linux知识点，计算机组成结构笔记。
05-06 4725
基本想法就是使用速度更快但容量更小、价格更高的，用来存放经常用到的信息；这样一来，CPU 就可以直接与 Cache 交换数据，而不用访问主存了。这种方案之所以有效，是因为通过对大量典型程序分析发现，。这是由于指令和数据在内存中都是连续存放的，而且有些指令和数据会被多次调用（比如常用函数、循环代码段、数组和一些常数）；也就是说，指令和数据在主存中地址分布不是随机的，而是相对的簇聚。这使得 CPU 执行程序时，访存具有相对的局部性；这称为程序访问的。
二、高速缓冲存储器（Cache）
weixin_44718621的博客
01-31 6736
介绍： 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。很多大、中型计算机以及新近的一些小型机、微型机也都采用高速缓冲存储器。 大致原理： 高速缓冲存储器的容量一般只有主存储器的几百分之一，但它的存取速度能与中央处理器相匹配。***根据程序局部性原理（），正在使用的主存储器某一单元邻近的那些单元将被用...
cache储存器
weixin_73488965的博客
11-06 1144
3.6.1cache 基本原理 1.cache 的功能 cache 是一种高速缓冲存储器，是为了解决 CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。其原理基于程序运行中具有的空间局部性和时间局部性特征。 如图3.28所示，cache是介于CPU和主存M2之间的小容量存储器，但存取速度比主存快，容量远小于主存。cache能高速地向CPU提供指令和数据，从而加快了程序的执行速度。从功能上看，它是主存的缓冲存储器，由高速的SRAM组成。为追求高速，包括管理在内的全部功能由硬件实现，因而对程序员是透明的。
高速缓冲存储器
胡根得 天行健，君子以自强不息。
02-17 1586
1、Cache简介 　　Cache的出现因素：首先，是由于CPU的速度和性能以及发展速度很快但主存速度较低且价格高，第二就是程序执行的局部性特点。因此，将速度比较快而容量有限的SRAM构成Cache，目的在于尽可能发挥CPU的高速度。 　　在计算机的存储系统体系中，cache是访问速度最快的层次。而就是因为cache总是比主RAM 存储器速度快，所以我们使用cache存储CPU频繁访问
计算机组成原理（2）-cache高速缓存存储器
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用来学习的地方
08-21 1万+
cache-高速缓存存储器 在主存与CPU之间插入一级或多级SRAM组成的高速缓存存储器。扩展cache有限，因为SRAM价格昂贵。 cache作用：为了解决CPU和主存之间速度不匹配而采用的一项重要技术。 cache特性：具有空间局部性以及时间局部性。 cache的组成：SRAM和控制逻辑。如果cache在CPU芯片外，它的控制逻辑一般和主存控制逻辑合成在一起，称主存/cache控制器。...
icache和dcache
qq_34888036的博客
07-01 1万+
那么，什么是icache呢 它是一种内存，虽然目前接触了好几种内存，寄存器，DDR等，它们在物理上的工作原理虽然不同，但是访问属性却很像。 在速度上 CPU > 寄存器 > Cache > DDR 在容量上 CPU < 寄存器 < Cache < DDR 整个系统中，CPU的供应链由：寄存器+cache+DDR+硬盘/flash 四阶组成 icac...
高速缓冲存储器Cache
最新发布
09-12
<think> 我们正在讨论高速缓冲存储器（Cache）的相关信息。根据用户需求，需要介绍Cache的基本概念、工作原理及其作用。 注意：用户要求参考站内引用，但当前上下文没有明确的引用来源。因此，我们将基于计算机体系结构的知识进行回答，并避免虚构引用。如果需要，我们可以添加引用标识，但这里没有具体引用来源，所以先不使用引用标识，除非有明确来源。 回答结构： 1. 介绍Cache是什么 2. 解释Cache的工作原理（包括局部性原理、映射方式、替换策略等） 3. 说明Cache的作用（为什么需要Cache？） 4. 生成相关问题 注意：按照系统指令，所有行内数学表达式使用$...$，独立公式使用$$...$$，且使用中文回答。 </think> ### 高速缓冲存储器（Cache）详解 #### 一、基本介绍 高速缓冲存储器（Cache）是介于CPU和主存之间的**高速小容量存储器**，用于存储CPU近期频繁访问的指令和数据。其核心作用是**解决CPU与主存之间的速度差异**（通常CPU速度比主存快10-100倍）。现代计算机采用多级缓存结构，例如： - L1 Cache： 集成在CPU核心内部，速度最快（1-4周期延迟），容量最小（32KB-64KB） - L2 Cache： 通常共享于多核心（256KB-2MB） - L3 Cache： 全核心共享（4MB-64MB）[^1] --- #### 二、工作原理 基于**局部性原理**（包括时间局部性和空间局部性）实现高效数据调度： 1. **时间局部性**：被访问的数据很可能再次被访问 $$ P_{\text{再次访问}}(t) \propto e^{-\lambda t} \quad (\lambda > 0) $$ 2. **空间局部性**：相邻地址的数据可能被连续访问 **工作流程**： 1. CPU发出内存访问请求 2. 先在Cache中查找（命中则直接返回数据） 3. 未命中时从主存载入数据块（通常64B大小） 4. 根据替换策略（如LRU）更新Cache内容 --- #### 三、核心作用 1. **加速数据访问** 缓存命中时访问速度可达主存的5-10倍（L1访问约1ns vs DDR4约15ns） 2. **降低总线拥堵** 减少CPU直接访问主存的次数 3. **提升能效比** 缓存访问功耗仅为内存访问的$1/10 \sim 1/5$[^2] --- #### 四、关键技术 1. **映射方式** - 直接映射：$ \text{Cache位置} = \text{内存地址} \mod N $ - 组相联：将Cache分为$2^k$组（$k$路关联） - 全相联：任意位置可存放（硬件成本高） 2. **替换算法** | 算法 | 特点 | 应用场景 | |---|---|--| | LRU | 淘汰最久未使用 | 通用处理器 | | FIFO | 先进先出 | 简单嵌入式系统 | | Random | 随机替换 | 硬件实现简单 | 3. **写策略** - 写穿透（Write-through）：同时更新Cache和主存 - 写回（Write-back）：仅更新Cache，置换时写回主存 --- #### 五、性能指标 - **命中率**：$ H = \frac{\text{命中次数}}{\text{总访问次数}} $ - **平均访问时间**：$ T_{\text{avg}} = H \times T_c + (1-H) \times T_m $ （$T_c$=缓存访问时间，$T_m$=主存访问时间） 现代CPU的L1缓存命中率可达95%以上，使整体访问速度趋近缓存速度[^3]。
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