在计算机架构中,缓存(Cache)是一种高速数据存储层,它存储了一部分从原始数据源(如主内存)频繁访问的数据副本。通过将数据暂时存储在物理上更接近处理器的位置,缓存能够减少数据访问的延迟,从而加快数据访问速度和提高整体系统性能。
缓存的基本概念
速度和容量:
缓存是一种速度很快但容量相对较小的存储设备。
它通常位于处理器和主内存之间,其访问速度快于主内存,但慢于CPU寄存器。
层次结构:
现代计算机系统通常具有多级缓存结构,如L1、L2和L3缓存。
L1缓存(一级缓存)通常最小且最快,直接嵌入在CPU芯片上。
L2缓存(二级缓存)通常比L1大,速度稍慢,有时也集成在CPU芯片上。
L3缓存(三级缓存)更大,速度比L1和L2慢,可供CPU核心共享。
工作原理:
缓存命中(Cache Hit):当CPU尝试读取数据时,如果数据在缓存中找到,这称为缓存命中。
缓存未命中(Cache Miss):如果数据不在缓存中,这称为缓存未命中,数据需要从更低级的存储(如L2缓存或主内存)中检索。
缓存替换策略:当缓存满时,需要某种策略来决定哪些数据被替换,常见策略包括最不常用(LRU,Least R