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緩存器調制儲存器

發布時間: 2023-01-02 19:56:05

1. 數據緩沖器和數據緩存器的區別

這位知道朋友你好!關於緩沖器與緩存器的區別回答如下,請參考:緩存是硬碟控制器上的一塊內存晶元,具有極快的存取速度,它是硬碟內部存儲和外界介面之間的緩沖器。由於硬碟的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同,緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關繫到硬碟的傳輸速度的重要因素,能夠大幅度地提高硬碟整體性能。當硬碟存取零碎數據時需要不斷地在硬碟與內存之間交換數據,如果有大緩存,則可以將那些零碎數據暫存在緩存中,減小外系統的負荷,也提高了數據的傳輸速度。

緩沖器的特點是:系統自動地在內存區為每一個正在使用的文件開辟一個緩沖
區。從磁碟向內存讀入數據時,則一次從磁碟文件將一些數據輸入到內存緩沖區(充滿緩
沖區),然後再從緩沖區逐個地將數據送給接收變數;向磁碟文件輸出數據時,先將數據
送到內存中的緩沖區,裝滿緩沖區後才一起送到磁碟去。用緩沖區可以一次讀入一批數據,
或輸出一批數據,而不是執行一次輸入或輸出函數就去訪問一次磁碟,這樣做的目的是減
少對磁碟的實際讀寫次數,因為每一次讀寫都要移動磁頭並 尋找磁軌扇區,花費一定的時
間。緩沖區的大小由各個具體的C 版本確定,一般為512 位元組。

2. 哪種類型的存儲器主要用作緩存存儲器

CPU緩存(Cache Memoney)就是位於CPU與內存之間的緩存存儲器,它的容量比內存小但數據交換速率卻快很多。

緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數據時,首先從緩存中查找,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,可以使得以後對整塊數據的讀取都從緩存中進行,不必再調用內存。

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處理器緩存的傳輸速率確實很高,然而還不足以取代內存的地位,這主要是由於緩存只是內存中少部分數據的復製品,所以CPU到緩存中尋找數據時,也會出現找不到的情況(因為這些數據沒有從內存復制到緩存中去),這時CPU還是會到內存中去找數據。

與此同時系統的速度就慢了下來,不過CPU會把這些數據復制到緩存中去,以便下一次不用再到內存中去取。就目前緩存容量、成本以及功耗表現來看,還遠遠無法與內存抗衡,另外從某種意義上來說,內存也是處理器緩存的一種表現形式,只不過在速率上慢很多,然而卻在容量、功耗以及成本方面擁有巨大優勢。

3. cache高速緩沖存儲器裝在計算機的哪個地方是在硬碟嘛

計算機系統配置高速緩沖器cache是為了解決 主存 與 CPU 之間速度不匹配的問題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。

4. 緩存器是什麼

CPU緩存(Cache Memoney)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。緩存對CPU的性能影響很大,主要是因為CPU的數據交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。

緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數據時,首先從緩存中查找,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,可以使得以後對整塊數據的讀取都從緩存中進行,不必再調用內存。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高(大多數CPU可達90%左右),也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中,只有大約10%需要從內存讀取。這大大節省了CPU直接讀取內存的時間,也使CPU讀取數據時基本無需等待。總的來說,CPU讀取數據的順序是先緩存後內存。

最早先的CPU緩存是個整體的,而且容量很低,英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求,而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存,此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存,而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存(I-Cache)和指令緩存(D-Cache)。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令,而且兩者可以同時被CPU訪問,減少了爭用Cache所造成的沖突,提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時,還新增了一種一級追蹤緩存,容量為12KB.

隨著CPU製造工藝的發展,二級緩存也能輕易的集成在CPU內核中,容量也在逐年提升。現在再用集成在CPU內部與否來定義一、二級緩存,已不確切。而且隨著二級緩存被集成入CPU內核中,以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變,此時其以相同於主頻的速度工作,可以為CPU提供更高的傳輸速度。

二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一,在CPU核心不變化的情況下,增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異,由此可見二級緩存對於CPU的重要性。

CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中,當緩存中沒有CPU所需的數據時(這時稱為未命中),CPU才訪問內存。從理論上講,在一顆擁有二級緩存的CPU中,讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%,剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據,讀取二級緩存的命中率也在80%左右(從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%)。那麼還有的數據就不得不從內存調用,但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中,還會帶有三級緩存,它是為讀取二級緩存後未命中的數據設計的—種緩存,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。

為了保證CPU訪問時有較高的命中率,緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」(LRU演算法),它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器,LRU演算法是把命中行的計數器清零,其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法,其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的數據淘汰出緩存,提高緩存的利用率。

CPU產品中,一級緩存的容量基本在4KB到18KB之間,二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB等。一級緩存容量各產品之間相差不大,而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU製造工藝所決定的,容量增大必然導致CPU內部晶體管數的增加,要在有限的CPU面積上集成更大的緩存,對製造工藝的要求也就越高。

5. 計算機中為什麼要採用高速緩存器(CACHE)

是為了解決低速的外設和高速的CPU之間速度不匹配的問題。

主要由三大部分組成:

1、Cache存儲體:存放由主存調入的指令與數據塊。

2、地址轉換部件:建立目錄表以實現主存地址到緩存地址的轉換。

3、替換部件:在緩存已滿時按一定策略進行數據塊替換,並修改地址轉換部件。

在有高速緩沖存儲器的計算機系統中,中央處理器存取主存儲器的地址劃分為行號、列號和組內地址三個欄位。

於是,主存儲器就在邏輯上劃分為若干行;每行劃分為若乾的存儲單元組;每組包含幾個或幾十個字。高速存儲器也相應地劃分為行和列的存儲單元組。二者的列數相同,組的大小也相同,但高速存儲器的行數卻比主存儲器的行數少得多。

(5)緩存器調制儲存器擴展閱讀

當中央處理器存取主存儲器時,高速緩存器首先自動對存取地址的列號欄位進行解碼,以便將聯想存儲器該列的全部行號與存取主存儲器地址的行號欄位進行比較:若有相同的,表明要存取的主存儲器單元已在高速存儲器中,稱為命中,硬體就將存取主存儲器的地址映射為高速存儲器的地址並執行存取操作。

若都不相同,表明該單元不在高速存儲器中,稱為脫靶,硬體將執行存取主存儲器操作並自動將該單元所在的那一主存儲器單元組調入高速存儲器相同列中空著的存儲單元組中,同時將該組在主存儲器中的行號存入聯想存儲器對應位置的單元內。

當出現脫靶而高速存儲器對應列中沒有空的位置時,便淘汰該列中的某一組以騰出位置存放新調入的組,這稱為替換。確定替換的規則叫替換演算法,常用的替換演算法有:最近最少使用演算法(LRU)、先進先出法(FIFO)和隨機法(RAND)等。

替換邏輯電路就是執行這個功能的。另外,當執行寫主存儲器操作時,為保持主存儲器和高速存儲器內容的一致性,對命中和脫靶須分別處理。

6. 快表TLB和高速緩沖存儲器cache有什麼區別

1、快表TLB: 用於虛擬存儲技術,是為了加快輔存向主存的地址映射速度(主存—輔存系統)
2、高速緩存器cache:用於解決CPU與主存速度不匹配問題。(CPU—主存系統)
2.1、cache補充:因為CPU速度遠高於主存,主存跟不上,導致CPU的大量時間在等待主存,效率低下。因為cache速度介於CPU與主存之間,價格也介於兩者之間,所以人們在CPU與主存之間添加「高速緩沖器cache」來緩解速度不匹配問題。
總的來說,兩者屬於兩個不同的系統層次,功能也不同。

7. 計算機採用的三級存儲結構是什麼

計算機採用的三級存儲結構是高速緩沖存儲器,主存儲器,輔助存儲器。

對於通用計算機,存儲層次至少具有三級:CPU寄存器,主存,輔存。較高檔的計算機有細分為六層:寄存器,高速緩存,主存,磁碟緩存,磁碟。可移動存儲介質。

(7)緩存器調制儲存器擴展閱讀:

存儲器層次越高訪問速度越快,價格越昂貴。

1、主存儲器,簡稱內存或主存,用於保存進程運行時的數據,也成為可執行存儲器。CPU控制部件只能從主存儲器中獲得指令和數據,然後將他們裝入內存。或者從寄存器存入主存。

2、寄存器,訪問速度很快完全能與CPU協調工作,但價格十分昂貴。

2、高速緩存器:CPU訪問一組特定的數據時,總是先查詢在高速緩存中是否有需要的數據,若有則直接使用,否則從主存中讀取信息。

3、磁碟緩存,因目前磁碟的IO速度遠低於貯存的訪問速度,因此將頻繁使用的一部分磁碟數據和信息暫時存放在磁碟緩存中可減少訪問磁碟的次數。磁碟緩存依託於固定磁碟。當需要運行或訪問的時候,被調入主存。

8. 高速緩存器是什麼意思

cache 比主存儲器體積小但速度快,用於保有從主存儲器得到指令的副本——很可能在下一步為處理器所需——的專用緩沖器。在計算機存儲系統的層次結構中,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。 某些機器甚至有二級三級緩存,每級緩存比前一級緩存速度慢且容量大。而這時,一開始的高速小容量存儲器就被人稱為一級緩存。

9. 配置高速緩沖儲存器是為了解決什麼

為了解決內存速度低於CPU的速度,因此才在內存與CPU之間增加了一級速度更高的存儲器,稱為高速緩存,事先將CPU可能訪問的數據調入這個緩存供CPU高速訪問。

10. 請問高速緩存器和寄存器到底哪個快

Cache的速度是和CPU同步的,寄存器本身是屬於CPU的,比主存快多了,容量也不大,顧名思義即是能與CPU同步,用來存儲最常用的數據一樣快而介面寄存器可以同時被內部電路和外部電路或軟體訪問,作為軟硬體的介面。高速緩沖存儲器(Cache)其原始意義是指存取速度比一般隨機存取記憶體(RAM)來得快的一種RAM寄存器快,寄存器是CPU里的,當然是最快的。