二級緩存儲存

1. 主存儲器和二級存儲器的優點和差別

主存儲器（Main memory），簡稱主存。是計算機硬體的一個重要部件，其作用是存放指令和數據，並能由中央處理器（CPU）直接隨機存取。現代計算機是為了提高性能，又能兼顧合理的造價，往往採用多級存儲體系。即由存儲容量小，存取速度高的高速緩沖存儲器，存儲容量和存取速度適中的主存儲器是必不可少的。主存儲器是按地址存放信息的，存取速度一般與地址無關。32位（比特）的地址最大能表達4GB的存儲器地址。
二級存儲（secondary storage，auxiliary storage）是計算機主存儲器或內存之外的所有可訪問數據存儲器。
二級緩存（L2 CACHE）是處理器內部的一些緩沖存儲器。它分內部和外部兩種晶元：內部的晶元二級緩存運行速度與主頻相同，而外部的二級緩存則只有主頻的一半。
由於一級緩存容量的限制，為了再次提高CPU的運算速度，在CPU外部放置一高速存儲器，即二級緩存。
二級緩存工作主頻比較靈活，可與CPU同頻，也可不同。CPU在讀取數據時，先在一級緩存中尋找，再從二級緩存尋找，然後是內存，在後是外存儲器。所以二級緩存對系統的影響是不容忽視的。

2. 一級Cache與二級Cache的主要區別是什麼

一級Cache與二級Cache都是CPU緩存，他們的主要區別：

1、所在位置不同

一級Cache是一級緩存，位於CPU內部；

二級Cache是二級緩存，位於CPU和主存儲器DRAM(Dynamic RAM)之間。

2、讀取數據的順序不同

當CPU要讀取一個數據時，首先從一級緩存中查找，如果沒有找到再從二級緩存中查找，如果還是沒有就從三級緩存或內存中查找。一般來說，每級緩存的命中率大概都在80%左右，也就是說全部數據量的80%都可以在一級緩存中找到，只剩下20%的總數據量才需要從二級緩存、三級緩存或內存中讀取，由此可見一級緩存是整個CPU緩存架構中最為重要的部分。

3、作用不同

一級緩存可分為一級指令緩存和一級數據緩存。一級指令緩存用於暫時存儲並向CPU遞送各類運算指令；一級數據緩存用於暫時存儲並向CPU遞送運算所需數據，這就是一級緩存的作用。

二級緩存是一級緩存的緩沖器：一級緩存製造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數據。

3. L2緩存和L3緩存的區別和作用

一、主體不同

1、L2緩存：位於CPU與內存之間的臨時存儲器。

2、L3緩存：為讀取二級緩存後未命中的數據設計的—種緩存。

二、作用不同

1、L2緩存：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。

2、L3緩存：在擁有三級緩存的CPU中，只有約5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了CPU的效率。

三、原理不同

1、L2緩存：從緩存中查找，如果找到就立即讀取並送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理，同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中。

2、L3緩存：使用較快速的儲存裝置保留一份從慢速儲存裝置中所讀取數據且進行拷貝，當有需要再從較慢的儲存體中讀寫數據時，緩存(cache)能夠使得讀寫的動作先在快速的裝置上完成，如此會使系統的響應較為快速。

4. 什麼是二級存儲器

Secondary Storage，指與來自主存儲的存儲器相連的輔助存儲設備。如硬碟、光碟、快閃記憶體卡、U盤或其他速度緩慢但擁有很高容量的設備。

按照與CPU的接近程度，存儲器通常分為內存儲器與外存儲器，簡稱內存與外存。內存儲器又常稱為主存儲器（簡稱主存），屬於主機的組成部分；外存儲器又常稱為輔助存儲器（簡稱輔存），屬於外部設備。CPU不能像訪問內存那樣，直接訪問外存，外存要與CPU或I/O設備進行數據傳輸，必須通過內存進行。在80386以上的高檔微機中，還配置了高速緩沖存儲器（cache），這時內存包括主存與高速緩存兩部分。對於低檔微機，主存即為內存。

把存儲器分為幾個層次主要基於下述原因：
1、合理解決速度與成本的矛盾，以得到較高的性能價格比。半導體存儲器速度快，但價格高，容量不宜做得很大，因此僅用作與CPU頻繁交流信息的內存儲器。磁碟存儲器價格較便宜，可以把容量做得很大，但存取速度較慢，因此用作存取次數較少，且需存放大量程序、原始數據（許多程序和數據是暫時不參加運算的）和運行結果的外存儲器。計算機在執行某項任務時，僅將與此有關的程序和原始數據從磁碟上調入容量較小的內存，通過CPU與內存進行高速的數據處理，然後將最終結果通過內存再寫入磁碟。這樣的配置價格適中，綜合存取速度則較快。
為解決高速的CPU與速度相對較慢的主存的矛盾，還可使用高速緩存。它採用速度很快、價格更高的半導體靜態存儲器，甚至與微處理器做在一起，存放當前使用最頻繁的指令和數據。當CPU從內存中讀取指令與數據時，將同時訪問高速緩存與主存。如果所需內容在高速緩存中，就能立即獲取；如沒有，再從主存中讀取。高速緩存中的內容是根據實際情況及時更換的。這樣，通過增加少量成本即可獲得很高的速度。
2、使用磁碟作為外存，不僅價格便宜，可以把存儲容量做得很大，而且在斷電時它所存放的信息也不丟失，可以長久保存，且復制、攜帶都很方便。