外部高速缓存有哪些

‘壹’ 外部高速缓存的原理

Cache一词来源于1967年的一篇电子工程期刊论文。其作者将法语词“cache”赋予“safekeeping storage”的涵义，用于电脑工程领域。
当CPU处理数据时，它会先到Cache中去寻找，如果数据因之前的操作已经读取而被暂存其中，就不需要再从随机存取内存（Main memory）中读取数据——由于CPU的运行速度一般比主内存的读取速度快，主存储器周期（访问主存储器所需要的时间）为数个时钟周期。因此若要存取主内存的话，就必须等待数个CPU周期从而造成浪费。
提供“高速缓存”的目的是为了让数据存取的速度适应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。为了充分发挥高速缓存的作用，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高速缓存里。
CPU的高速缓存曾经是用在超级计算机上的一种高级技术，不过现今电脑上使用的的AMD或Intel微处理器都在芯片内部集成了大小不等的数据高速缓存和指令高速缓存，通称为L1高速缓存（L1 Cache 即 Level 1 On-die Cache，第一级片上高速缓冲存储器）；而比L1更大容量的L2高速缓存曾经被放在CPU外部（主板或者CPU接口卡上），但是现在已经成为CPU内部的标准组件；更昂贵的顶级家用和工作站CPU甚至会配备比L2高速缓存还要大的L3高速缓存（level 3 On-die Cache 第三级高速缓冲存储器）。

‘贰’ cpu及硬盘的高速缓存的主要作用是什么

在CPU里面内置了高速缓存可以提高CPU的运行效率，内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，L1缓存越大，CPU工作时与存取速度较慢的L2缓存和内存间交换数据的次数越少，相对电脑的运算速度可以提高。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，L1缓存的容量单位一般为KB。
外部缓存(L2 Cache)
CPU外部的高速缓存，外部缓存成本昂贵，所以Pentium 4 Willamette核心为外部缓存256K，但同样核心的赛扬4代只有128K。
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。

‘叁’ 高速缓存的存储介质包括什么，是哪种介质啊

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。
◎优点，速度快，不必配合内存刷新电路，可提高整体的工作效率。
◎缺点，集成度低，功耗较大，相同的容量体积较大，而且价格较高，少量用于关键性系统以提高效率。
◎SRAM使用的系统：
○CPU与主存之间的高速缓存。
○CPU内部的L1/L2或外部的L2高速缓存。
○CPU外部扩充用的COAST高速缓存。
○CMOS 146818芯片（RT&CMOS SRAM）。

‘肆’ 什么是缓存及一级缓存，二级缓存

缓存：通常人们所说的Cache就是指缓存SRAM。 SRAM叫静态内存，“静态”指的是当我们将一笔数据写入SRAM后，除非重新写入新数据或关闭电源，否则写入的数据保持不变。
由于CPU的速度比内存和硬盘的速度要快得多，所以在存取数据时会使CPU等待，影响计算机的速度。SRAM的存取速度比其它内存和硬盘都要快，所以它被用作电脑的高速缓存(Cache)。

有了高速缓存，可以先把数据预写到其中，需要时直接从它读出，这就缩短了CPU的等待时间。高速缓存之所以能提高系统的速度是基于一种统计规律，主板上的控制系统会自动统计内存中哪些数据会被频繁的使用，就把这些数据存在高速缓存中，CPU要访问这些数据时，就会先到Cache中去找，从而提高整体的运行速度。一般说来，256K的高速缓存能使整机速度平均提高10%左右。
主板上通常都会提供256K到1M的缓存。在CPU内部也有高速缓存，如486CPU有8K的高速缓存，Pentium有16K的高速缓存。Pentium II有32K 一级缓存，AMD K6-2中有64K的一级Cache，AMD K6-3中有64K 的一级 Cache，和256K 的二级 Cache，Cyrix MII 中有64K的Cache。

为了区分它们，CPU内部的缓存叫内部高速缓存(Internal Cache)或一级高速缓存，主板上的缓存叫外部高速缓存(External Cache)或二级高速缓存。不过现在的Pentium II 的CPU已经将主板上的二级缓存封装在CPU的盒子中，AMD K6-3的CPU内部也集成了256K的二级Cache，对于这类CPU来说，主板上提供的已是三级缓存了。

许多人认为，“缓存”是内存的一部分

许多技术文章都是这样教授的

但是还是有很多人不知道缓存在什么地方，缓存是做什么用的

其实，缓存是CPU的一部分，它存在于CPU中

CPU存取数据的速度非常的快，一秒钟能够存取、处理十亿条指令和数据（术语：CPU主频1G），而内存就慢很多，快的内存能够达到几十兆就不错了，可见两者的速度差异是多么的大

缓存是为了解决CPU速度和内存速度的速度差异问题

内存中被CPU访问最频繁的数据和指令被复制入CPU中的缓存，这样CPU就可以不经常到象“蜗牛”一样慢的内存中去取数据了，CPU只要到缓存中去取就行了，而缓存的速度要比内存快很多

这里要特别指出的是：
1.因为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，这样系统的速度就慢下来了，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。

2.因为随着时间的变化，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，现在又不频繁了，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

3.关于一级缓存和二级缓存
为了分清这两个概念，我们先了解一下RAM

ram和ROM相对的，RAM是掉电以后，其中才信息就消失那一种，ROM在掉电以后信息也不会消失那一种

RAM又分两种，

一种是静态RAM，SRAM；一种是动态RAM，DRAM。前者的存储速度要比后者快得多，我们现在使用的内存一般都是动态RAM。

有的菜鸟就说了，为了增加系统的速度，把缓存扩大不就行了吗，扩大的越大，缓存的数据越多，系统不就越快了吗

缓存通常都是静态RAM，速度是非常的快，

但是静态RAM集成度低（存储相同的数据，静态RAM的体积是动态RAM的6倍），

价格高（同容量的静态RAM是动态RAM的四倍），

由此可见，扩大静态RAM作为缓存是一个非常愚蠢的行为，

但是为了提高系统的性能和速度，我们必须要扩大缓存，

这样就有了一个折中的方法，不扩大原来的静态RAM缓存，而是增加一些高速动态RAM做为缓存，

这些高速动态RAM速度要比常规动态RAM快，但比原来的静态RAM缓存慢，

我们把原来的静态ram缓存叫一级缓存，而把后来增加的动态RAM叫二级缓存。

一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的复制品（映射），它们的存在都是为了减少高速CPU对慢速内存的访问。
通常CPU找数据或指令的顺序是：先到一级缓存中找，找不到再到二级缓存中找，如果还找不到就只有到内存中找了
二级缓存（L2 CACHE）是处理器内部的一些缓冲存储器。它分内部和外部两种芯片：内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。

由于一级缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。

二级缓存工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在一级缓存中寻找，再从二级缓存寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以二级缓存对系统的影响是不容忽视的。

大量使用二级缓存带来的结果是处理器运行效率的提升和成本价格的大幅度不等比提升。

举例来说：服务器上用的至强处理器和普通的P4处理器其内核基本上是一样的，就是二级缓存不同。至强的二级缓存是2MB～16MB，P4的二级缓存是512KB，于是最便宜的至强也比最贵的P4贵，原因就在二级缓存不同。

‘伍’ CPU Internal Cache和Externai Cache是什么意思

CPU Internal Cache :CPU 内部高速缓存
Externai Cache ：CPU 外部高速缓存
FLOPPY ：软驱
LS120 ：大容量软驱
HDD-0 ：0 号硬盘
SCSI ：SCSI 设备
HDD-1 ：1号硬盘
HDD-2 ：2号硬盘
HDD-3 ：3号硬盘
ZIP100 ：大容量软驱
USB-FDD ：USB 软驱
USB-ZIP ：大容量 USB 设备
USB-CDROM ：USB 光驱
USB-HDD ：USB 硬盘
LAN ：网络
Disabled ：不能用 或 不可用
Processor Number Fezture ：处理器序号
Quick Power On self Test ：快速加电自检
Anti-Virus Protection ：病毒防护

‘陆’ 计算机硬件系统中主要的高速缓存有哪些,分别简述其作用

CPU缓存，有利于提高运行与加载速度。硬盘缓存，有利于提高打开硬盘与下载速度，延长硬盘寿命。显卡有显存，显存越大，图像就表现越细腻清晰。打印机有内存，内存越大，打印速度也越快

‘柒’ CPU外部高速缓存 L2

CPU Internal Cache:Enable（启用）CPU内部的高速缓存（L1 Cache,一级高速缓存），一般设置为Enable（启用）加快CPU的处理速度.

ExternalCache:Enable（启用）外部高速缓存（L2Cache,二级高速缓存）与CPU搭配增加工作效率。一般设置为Enable加快系统传送速度

‘捌’ 外部高速缓存的简介

高速缓存（英语：Cache），其原始意义是指存取速度比一般随机存取内存（RAM）来得快的一种RAM，一般而言它不像系统主内存那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术。

‘玖’ 什么是计算机缓存，它包括那几种，及其不同作用

缓存（Cache）

CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。

一级缓存
即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。

二级缓存
即L2 Cache。由于L1级高速缓存容量的限制，为了再次提高CPU的运算速度，在CPU外部放置一高速存储器，即二级缓存。工作主频比较灵活，可与CPU同频，也可不同。CPU在读取数据时，先在L1中寻找，再从L2寻找，然后是内存，在后是外存储器。所以L2对系统的影响也不容忽视。

‘拾’ CPU的内部缓存和外部缓存是怎么划分的

内存硬盘都叫外部存储器，它们以及它们的缓存和cup的缓存不是一回事，不懂不要误导人家！

缓存大小是CPU的重要指标之一，而且缓存的结构和大小对CPU速度的影响非常大，CPU内缓存的运行频率极高，一般是和处理器同频运作，工作效率远远大于系统内存和硬盘。实际工作时，CPU往往需要重复读取同样的数据块，而缓存容量的增大，可以大幅度提升CPU内部读取数据的命中率，而不用再到内存或者硬盘上寻找，以此提高系统性能。但是由于CPU芯片面积和成本的因素来考虑，缓存都很小。

L1 Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。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。一般服务器CPU的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度与主频相同，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，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB。

L3 Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。降低内存延迟和提升大数据量计算能力对游戏都很有帮助。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显着的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。

其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MB L3缓存的Itanium2处理器，和以后24MB L3缓存的双核心Itanium2处理器。

但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MB L3缓存的Xeon MP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。