高速緩沖存儲器

1. 什麼是高速緩沖存儲器

高速緩沖存儲器意義：指存取速度比一般隨機存取記憶體（RAM）來得快的一種RAM。

一般而言它不像系統主記憶體那樣使用DRAM技術，而使用昂貴但較快速的SRAM技術，也有快取記憶體的名稱。

高速緩沖存儲器是存在於主存與CPU之間的一級存儲器， 由靜態存儲晶元(SRAM)組成，容量比較小但速度比主存高得多， 接近於CPU的速度。

在計算機存儲系統的層次結構中，是介於中央處理器和主存儲器之間的高速小容量存儲器。它和主存儲器一起構成一級的存儲器。高速緩沖存儲器和主存儲器之間信息的調度和傳送是由硬體自動進行的。

(1)高速緩沖存儲器擴展閱讀：

高速緩沖存儲器的作用：

在計算機技術發展過程中,主存儲器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多，使中央處理器的高速處理能力不能充分發揮，整個計算機系統的工作效率受到影響。

有很多方法可用來緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾，如採用多個通用寄存器、多存儲體交叉存取等，在存儲層次上採用高速緩沖存儲器也是常用的方法之一。

很多大、中型計算機以及新近的一些小型機、微型機也都採用高速緩沖存儲器。

高速緩沖存儲器的容量一般只有主存儲器的幾百分之一，但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據程序局部性原理，正在使用的主存儲器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。

因而，當中央處理器存取主存儲器某一單元時，計算機硬體就自動地將包括該單元在內的那一組單元內容調入高速緩沖存儲器。

於是，中央處理器就可以直接對高速緩沖存儲器進行存取。在整個處理過程中，如果中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替，計算機系統處理速度就能顯著提高。

2. 什麼是高速緩沖存儲器為什麼要設置高速緩沖存儲器

高速緩沖存儲器一般由高速SRAM構成,這種局部存儲器是面向CPU的，引入它是為減小或消除CPU與內存之間的速度差異對系統性能帶來的影響。
廣義來說，計算機內部存儲器包括硬碟，內存，高速緩存，其中主要的存儲器是硬碟它存儲著操作系統需要的大部分數據，但是他讀寫速度慢，因而引入了內存，作為系統和硬碟之間的緩沖，這樣CPU不用頻繁訪問速度慢的硬碟。我們知道後來CPU速度發展遠遠快於內存，後來又引入了高速緩存，是為了緩解CPU和內存速度不匹配的問題。

3. 什麼是高速緩沖存儲器

介於主存和CPU之間，這樣的高速小容量存儲器稱為高速緩沖存儲器。
講白了是儲存

4. 什麼是高速緩存存儲器

高速緩存英文是cache。一種特殊的存儲器子系統，其中復制了頻繁使用的數據，以利於CPU快速訪問。存儲器的高速緩沖存儲器存儲了頻繁訪問的 RAM 位置的內容及這些數據項的存儲地址。當處理器引用存儲器中的某地址時，高速緩沖存儲器便檢查是否存有該地址。如果存有該地址，則將數據返回處理器；如果沒有保存該地址，則進行常規的存儲器訪問。因為高速緩沖存儲器總是比主RAM 存儲器速度快，所以當 RAM 的訪問速度低於微處理器的速度時，常使用高速緩沖存儲器。

L1高速緩存，也就是我們經常說的一級高速緩存。在CPU裡面內置了高速緩存可以提高CPU的運行效率。內置的L1高速緩存的容量和結構對CPU的性能影響較大，不過高速緩沖存儲器均由靜態RAM組成，結構較復雜，在CPU管芯面積不能太大的情況下，L1級高速緩存的容量不可能做得太大。採用回寫(Write Back)結構的高速緩存。它對讀和寫*作均有可提供緩存。而採用寫通(Write-through)結構的高速緩存，僅對讀*作有效。在486以上的計算機中基本採用了回寫式高速緩存。在目前流行的處理器中，奔騰Ⅲ和Celeron處理器擁有32KB的L1高速緩存，奔騰4為8KB，而AMD的Duron和Athlon處理器的L1高速緩存高達128KB。

L2高速緩存，指CPU第二層的高速緩存，第一個採用L2高速緩存的是奔騰 Pro處理器，它的L2高速緩存和CPU運行在相同頻率下的，但成本昂貴，市場生命很短，所以其後奔騰 II的L2高速緩存運行在相當於CPU頻率一半下的。接下來的Celeron處理器又使用了和CPU同速運行的L2高速緩存，現在流行的CPU,無論是AthlonXP和奔騰4，其L2高速緩存都是和CPU同速運行的。除了速度以外，L2高速緩存容量也會影響CPU的性能，原則是越大越好，現在家庭用CPU容量最大的是512KB，而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高達1MB-3MB。

——》1，高速緩存（Cache），全稱「高速緩沖存儲器」。

——》2，例如：當CPU處理數據時，它會先到高速緩存中去尋找，如果數據因之前的操作已經讀取而被暫存其中，就不需要再從主內存中讀取數據——由於CPU的運行速度一般比主內存快，因此若要經常存取主內存的話，就必須等待數個CPU周期從而造成浪費。

——》3，提供「高速緩存」的目的是為了讓數據存取的速度適應CPU的處理速度，其基於的原理是內存中「程序執行與數據訪問的局域性行為」。

——》4，現在Cache的概念已經被擴充了：不僅在CPU和主內存之間有Cache，而且在內存和硬碟之間也有Cache（磁碟高速緩存），乃至在硬碟與網路之間也有某種意義上的「Cache」（Internet臨時文件夾）。

——》5，凡是位於速度相差較大的兩種硬體之間的，用於協調兩者數據傳輸速度差異的結構，均可稱之為Cache。

——》6，所以硬碟和內存之間的Cache就叫做磁碟高速緩存。它是在內存中開辟一塊位置，來臨時存取硬碟中的數據。這項技術可使計算機讀寫時的存儲系統平均數據傳輸率提高5－10倍，適應了當前激增的海量數據存儲需求。

——》7，在DOS時代，我們用：
smartdrv 內存容量
命令來載入硬碟高速緩存。自從有了Windows後，我們就不需要載入硬碟高速緩存了，因為Windows本身有自己的高速緩存管理單元，如果強行使用smartdrv命令載入，反而會影響Windows的性能。

——》8，我們在用硬碟安裝Win2000/XP時候，系統會提示載入高速緩存，這是因為在安裝的初期還是DOS操作，所以為了達到讀存的速度，安裝程序要求載入高速緩存。

5. 計算機的高速緩沖存儲器一般簡稱什麼

Cache，高速緩沖存儲器主要解決CPU與內存儲器之間速度不匹配問題。
實際上是為了把由DRAM組成的大容量內存儲器都看做是高速存儲器而設置的小容量局部存儲器，一般由高速SRAM構成。這種局部存儲器是面向CPU的，引入它是為減小或消除CPU與內存之間的速度差異對系統性能帶來的影響。

6. 高速緩沖存儲器的作用是什麼

高速緩沖存儲器的容量一般只有主存儲器的幾百分之一，但它的存取速度能與中央處理器相匹配。

根據程序局部性原理，正在使用的主存儲器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。因而，當中央處理器存取主存儲器某一單元時，計算機硬體就自動地將包括該單元在內的那一組單元內容調入高速緩沖存儲器，中央處理器即將存取的主存儲器單元很可能就在剛剛調入到高速緩沖存儲器的那一組單元內。

所以中央處理器就可以直接對高速緩沖存儲器進行存取。在整個處理過程中，如果中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替，計算機系統處理速度就能顯著提高。

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提高高速緩沖存儲器讀取命中率的演算法：

1、隨機法：隨機替換演算法就是用隨機數發生器產生一個要替換的塊號，將該塊替換出去，此演算法簡單、易於實現，而且它不考慮Cache塊過去、現在及將來的使用情況，但是沒有利用上層存儲器使用的「歷史信息」、沒有根據訪存的局部性原理。

2、先進先出法：先進先出演算法就是將最先進入Cache的信息塊替換出去。FIFO演算法按調入Cache的先後決定淘汰的順序，選擇最早調入Cache的字塊進行替換，它不需要記錄各字塊的使用情況，比較容易實現，系統開銷小。

3、近期最少使用法：近期最少使用（Least Recently Used，LRU）演算法。這種方法是將近期最少使用的Cache中的信息塊替換出去。該演算法較先進先出演算法要好一些。但此法也不能保證過去不常用將來也不常用。

7. 微型計算機配置高速緩沖存儲器是為了解決什麼

微型計算機配置高速緩沖存儲器是為了解決內存緩存。

高速緩沖器一般理解為緩存通常處理器內部的L1L2LL3就是說的這個，屬於位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小但交換速度快。

在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度。

由此可見，在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案，這樣整個內存儲器（緩存+內存）就變成了既有緩存的高速度，又有內存的大容量的存儲系統了。

高速緩沖存儲器分輸入緩沖器和輸出緩沖器兩種。前者的作用是將外設送來的數據暫時存放，以便處理器將它取走；後者的作用是用來暫時存放處理器送往外設的數據。

有了緩沖器，就可以使高速工作的CPU與慢速工作的外設起協調和緩沖作用，實現數據傳送的同步。由於緩沖器接在數據匯流排上，故必須具有三態輸出功能。

(7)高速緩沖存儲器擴展閱讀：

在計算機技術發展過程中,主存儲器存取速度一直比中央處理器操作速度慢得多，使中央處理器的高速處理能力不能充分發揮，整個計算機系統的工作效率受到影響。有很多方法可用來緩和中央處理器和主存儲器之間速度不匹配的矛盾。

如採用多個通用寄存器、多存儲體交叉存取等，在存儲層次上採用高速緩沖存儲器也是常用的方法之一。很多大、中型計算機以及新近的一些小型機、微型機也都採用高速緩沖存儲器。

高速緩沖存儲器的容量一般只有主存儲器的幾百分之一，但它的存取速度能與中央處理器相匹配。根據程序局部性原理，正在使用的主存儲器某一單元鄰近的那些單元將被用到的可能性很大。

因而，當中央處理器存取主存儲器某一單元時，計算機硬體就自動地將包括該單元在內的那一組單元內容調入高速緩沖存儲器，中央處理器即將存取的主存儲器單元很可能就在剛剛調入到高速緩沖存儲器的那一組單元內。

於是，中央處理器就可以直接對高速緩沖存儲器進行存取。在整個處理過程中，如果中央處理器絕大多數存取主存儲器的操作能為存取高速緩沖存儲器所代替，計算機系統處理速度就能顯著提高。

8. 什麼是高速緩沖存儲器它與主存是什麼關系其基本工作過程如何

高速緩沖存儲器主要是用來在內存和CPU之間作個數據緩沖的橋梁，因為CPU的處理速度是所有計算機硬體中最快的，內存轉換的速度跟不上CPU的處理速度，需要有個緩沖區域。