什么是Cache？作用是什么?

什么是Cache？作用是什么？说明其在微处理机中的位置？~

cache

Cache指的是缓存。

高速缓存（英语：cache，/kæʃ/ kash [2][3][4]）简称缓存，原始意义是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种RAM，通常它不像系统主存那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术。

提供“缓存”的目的是为了让数据访问的速度适应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缓存里。

扩展资料

缓存的特点

缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数据，因此速率很快。L1　Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存。

内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般L1缓存的容量通常在32—256KB。

L2　Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速率与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。

L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，普通台式机CPU的L2缓存一般为128KB到2MB或者更高，笔记本、服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存最高可达1MB-3MB。

缓存只是内存中少部分数据的复制品，所以CPU到缓存中寻找数据时，也会出现找不到的情况（因为这些数据没有从内存复制到缓存中去），这时CPU还是会到内存中去找数据，这样系统的速率就慢下来了，不过CPU会把这些数据复制到缓存中去，以便下一次不要再到内存中去取。

随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，又不频繁了，所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的。

参考资料来源 百度百科-cache

cache是一个高速小容量的临时存储器，可以用高速的静态存储器芯片实现，或者集成到CPU芯片内部，存储CPU最经常访问的指令或者操作数据。

Cache的作用：

Cache实际上是为了把由DRAM组成的大容量内存储器都看做是高速存储器而设置的小容量局部存储器，一般由高速SRAM构成。这种局部存储器是面向CPU的，引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的影响。

Cache

通常保存着一份内存储器中部分内容的副本（拷贝），该内容副本是最近曾被CPU使用过的数据和程序代码。Cache的有效性是利用了程序对存储器的访问在时间上和空间上所具有的局部区域性，即对大多数程序来说，在某个时间片内会集中重复地访问某一个特定的区域。

如PUSH/POP指令的操作都是在栈顶顺序执行，变量会重复使用，以及子程序会反复调用等，就是这种局部区域性的实际例证。因此，如果针对某个特定的时间片，用连接在局部总线上的Cache代替低速大容量的内存储器，作为CPU集中重复访问的区域，系统的性能就会明显提高。

系统开机或复位时，Cache
中无任何内容。当CPU送出一组地址去访问内存储器时，访问的存储器的内容才被同时“拷贝”到Cache中。此后，每当CPU访问存储器时，Cache
控制器要检查CPU送出的地址，判断CPU要访问的地址单元是否在Cache 中。

若在，称为Cache
命中，CPU可用极快的速度对它进行读/写操作；若不在，则称为Cache未命中，这时就需要从内存中访问，并把与本次访问相邻近的存储区内容复制到
Cache 中。未命中时对内存访问可能比访问无Cache
的内存要插入更多的等待周期，反而会降低系统的效率。

而程序中的调用和跳转等指令，会造成非区域性操作，则会使命中率降低。因此，提高命中率是Cache
设计的主要目标。

扩展资料：

Cache的工作原理

Cache的工作原理是基于程序访问的局部性。

对大量典型程序运行情况的分析结果表明，在一个较短的时间间隔内，由程序产生的地址往往集中在存储器逻辑地址空间的很小范围内。指令地址的分布本来就是连续的，再加上循环程序段和子程序段要重复执行多次。因此，对这些地址的访问就自然地具有时间上集中分布的倾向。

数据分布的这种集中倾向不如指令明显，但对数组的存储和访问以及工作单元的选择都可以使存储器地址相对集中。这种对局部范围的存储器地址频繁访问，而对此范围以外的地址则访问甚少的现象，就称为程序访问的局部性。

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数据从主存调入这个存储器，供CPU在一段时间内使用。

这对提高程序的运行速度有很大的作用。这个介于主存和CPU之间的高速小容量存储器称作高速缓冲存储器(Cache)。

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。

CPU对存储器进行数据请求时，通常先访问Cache。由于局部性原理不能保证所请求的数据百分之百地在Cache中，这里便存在一个命中率。即CPU在任一时刻从Cache中可靠获取数据的几率。

命中率越高，正确获取数据的可靠性就越大。一般来说，Cache的存储容量比主存的容量小得多，但不能太小，太小会使命中率太低；也没有必要过大，过大不仅会增加成本，而且当容量超过一定值后，命中率随容量的增加将不会有明显地增长。

只要Cache的空间与主存空间在一定范围内保持适当比例的映射关系，Cache的命中率还是相当高的。

一般规定Cache与内存的空间比为4：1000，即128kB
Cache可映射32MB内存；256kB
Cache可映射64MB内存。在这种情况下，命中率都在90％以上。至于没有命中的数据，CPU只好直接从内存获取。获取的同时，也把它拷进Cache，以备下次访问。 

参考资料来源：百度百科-CACHE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？不用急，下面就请随笔者一起来全面认识Cache。

为什么要设计Cache
我们知道，电脑的内存是以系统总线的时钟频率工作的，这个频率通常也就是CPU的外频(对于雷鸟、毒龙系列的处理器，由于在设计采用了DDR技术，CPU工作的外频为系统总线频率的两倍)。但是，CPU的工作频率(主频)是外频与倍频因子的乘积。这样一来，内存的工作频率就远低于CPU的工作频率了。这样造成的直接结果是：CPU在执行完一条指令后，常常需要“等待”一些时间才能再次访问内存，极大降了CPU工作效率。在这样一种情况下，Cache就应运而生了！

cache memory高速缓冲储存器

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 的访问速度低于微处理器的速度时，常使用高速缓冲存储器

---

麒麟区15395444822： 高速缓冲存储器(快取记忆体) - 搜狗百科？
廉伏托百：[答案] 高速缓冲存储器(Cache)实际上是为了把由DRAM组成的大容量内存储器都看做是高速存储器而设置的小容量局部存储器,一般由高速SRAM构成.这种局部存储器是面向CPU的,引入它是为减小或消除CPU与内存之间的速度差异对系统性能带来的...

麒麟区15395444822： 什么是Cache?作用是什么?？
廉伏托百： 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 的访问速度低于微处理器的速度时,常使用高速缓冲存储器

麒麟区15395444822： cache的原理和作用是什么? - ？
廉伏托百： 因为CPU与内存两者的运行速度相差很大所以需要在cache中做一下缓冲以调节CPU与内存之间的速度差

麒麟区15395444822： 计算机中cache是什么意思? - ？
廉伏托百： Cache是一种特殊的存储器,它由Cache 存储部件和Cache控制部件组成.Cache 存储部件一般采用与CPU同类型的半导体存储器件,存取速度比内存快几倍甚至十几倍.而Cache 控制器部件包括主存地址寄存器、Cache 地址寄存器,主存—Cache地址变换部件及替换控制部件等.至于它们各自又是怎样工作的、有何作用等等,我想我们就没有必要做进一步的研究,知道一般Cache分为L1 Cache(其中又分为数据Cache、代码Cache)、L2 Cache就行了

麒麟区15395444822： 什么是cache? - ？
廉伏托百：[答案] cache是一个高速小容量的临时存储器,可以用高速的静态存储器芯片实现,或者集成到CPU芯片内部,存储CPU最经常访问的指令或者操作数据.cache的基本原理CPU与cache之间的数据交换是以字为单位,而cache与主存之间的数据交...

麒麟区15395444822： Cache是什么,作用是什么 - ？
廉伏托百： cache是缓存,软件在读写的时候都会先读写一部分主要文件为缓存文件,这种缓存文件可以大大提高软件每次开启的速度和运行时的速度,缓存文件全都可以删除,但是下次运行软件还会自动创建

麒麟区15395444822： Cache的主要功能以及什么是cpu存储器的扩展 - ？
廉伏托百： Cache:高速缓存,是位于CPU与主内存间的一种容量较小但速度很高的存储器.由于CPU的速度远高于主内存,CPU直接从内存中存取数据要等待一定时间周期, Cache中保存着CPU刚用过或循环使用的一部分数据,当CPU再次使用该部分...

麒麟区15395444822： 什么是Cache技术?有什么用途? - ？
廉伏托百： cache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. 用途是缓和中央处理器和主存储器之间速度不匹配的矛盾.

麒麟区15395444822： 缓存是什么意思 - ？
廉伏托百： 百度百科是这样解释的:“缓存就是数据交换的缓冲区(称作Cache),当某一硬件要读取数据时,会首先从缓存中查找需要的数据,如果找到了则直接执行,找不到的话则从内存中找.由于缓存的运行速度比内存快得多,故缓存的作用就是帮助硬件更快地运行.”