计算机中高速缓存的作用?

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计算机硬盘的高速缓存:
1.高速缓存的概念。缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。
2.高速缓存的作用。硬盘的缓存主要起三种作用:一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时,硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的,所以读取命中率较高),当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候,硬盘则不需要再次读取数据,直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了,由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度,所以能够达到明显改善性能的目的;二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后,并不会马上将数据写入到盘片上,而是先暂时存储在缓存里,然后发送一个“数据已写入”的信号给系统,这时系统就会认为数据已经写入,并继续执行下面的工作,而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升,但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电,那么这些数据就会丢失。对于这个问题,硬盘厂商们自然也有解决办法:掉电时,磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域,等到下次启动时再将这些数据写入目的地;第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候,某些数据是会经常需要访问的,硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中,再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。
缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同,早期的硬盘缓存基本都很小,只有几百KB,已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用,而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品,甚至达到了16MB、64MB等。
大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下,让更多的数据存储在缓存中,以提高硬盘的访问速度,但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题,即便缓存容量很大,而没有一个高效率的算法,那将导致应用中缓存数据的命中率偏低,无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成,大容量的缓存需要更为有效率的算法,否则性能会大大折扣,从技术角度上说,高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。
高速缓存产生作用的时机:
3.作用体现及应用。 现在拥有大量数据,但最经常使用的往往只有其中一小部分。如国标汉字有6763个,但经常使用的只有3000个,其中几百个又占了50%以上的使用频率。因此人们想到,如果将这几百个放到存取最快的地方,就可以用很小的代价大大提高工作速度。高速缓存的工作原理基本就是这样。例如我们知道内存的存取速度比硬盘快得多,我们可以在一开机时就将宋体字的前3000个、黑体字最常用的500个装入内存专门开辟的区域,这样当使用这部分字的时候就可以从内存取字,其余的才会去读硬盘。内存开辟的这部分区域就叫做高速缓存,它可能只占所有字体存储量的十分之一,但可以将读写字库的速度提高几十倍。
具体看一下高速缓存起的使用。假设我们有100M数据,其中1M数据的使用频率占到了50%,又知内存存取时间只有硬盘时间的10万分之一,因此如果我们用1M内存做高速缓存存储最常用的1M数据就可以差不多将平均存取速度提高一倍。从这个例子可以看出,当数据使用越不平均,两种存储器之间的速度差越大时CACHE的作用就越大。
以上是一类使用分布固定的例子,在这种情况下,只要固定将这一部分数据装入最快的存储器就可以了。但在许多情况下,数据的使用频率是不确定的,特别它是与时间相关的。如当我们在写一篇文章时,对这篇文章的内容存取就特别频繁。而过一会儿又去修一张照片,存取操作就转移到了这张照片的数据上去,文章的数据就基本不用了。要让一个系统能够自动地根据当前数据的使用频率改变高速存储器中的内容才能使我们专门开出的高速缓存起作用。因此整个高速缓存系统应该包含调度数据的软件。
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在没有自来水的年代,厨房里面有个水缸很方便把,不用老跑到水井去打水;高速缓存就类似咯
言归正传:电脑硬件很多都有缓存的,比如CPU,硬盘,光驱等。而CPU一般就是高速缓存了,分一二三级高速缓存,我们常说的CPU二级缓存就是其中之一。具体参考:
http://publish.it168.com/cword/1233.shtml
其它,如硬盘的缓存,也有介绍。
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显示失败,更改回来不就得了
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内存储器就是开机才能存储临时数据的,关机就没有了。一般指内存条。
ROM是只读内存(Read-Only Memory)的简称,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系统中,资料并且不会因为电源关闭而消失。
RAM(随机存取存储器)RAM -random access memory 随机存储器。存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序。 按照存储信息的不同,随机存储器又分为静态随机存储器(Static RAM,SRAM)和动态随机存储器(Dynamic RAM,DRAM)。
高速缓冲存储器(Cache)其原始意义是指存取速度比一般随机存取记忆体(RAM)来得快的一种RAM,一般而言它不像系统主记忆体那样使用DRAM技术,而使用昂贵但较快速的SRAM技术,也有快取记忆体的名称。
在计算机存储系统的层次结构中,介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
某些机器甚至有二级三级缓存,每级缓存比前一级缓存速度慢且容量大。而这时,一开始的高速小容量存储器就被人称为一级缓存。
高速缓存包概硬件和软件两项:硬件就在于CPU的二级缓存,硬盘的读写缓存,显卡的显存,内存的读写缓存等。
软件在于操作系统的虚拟内存等。
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高速缓冲存储器是一种特殊的,存储单元以及由Cache缓存控制部件。用相同类型的CPU高速缓存存储单元中通常使用的半导体存储装置中,存储器访问时间,甚至比10倍的速度。高速缓冲存储器控制器组件包括主存储器地址寄存器,高速缓存地址的寄存器,主存储器-cache地址转换单元和更换控制部件。由于每个以及它们如何工作,什么样的作用,所以,我觉得我们没有必要做进一步的研究,知道一般的缓存分为一级缓存(其中又分为数据缓存,代码缓存),二级缓存就行了
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解决速度不匹配问题,
cpu的处理速度远高于内存的速度,从而引入高速缓存来做缓冲.
它的速度接近cpu也有和cpu相等的
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