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電腦高速緩存結構

發布時間: 2023-05-23 04:27:26

A. 計算機硬體系統中主要的高速緩存有哪些,分別簡述其作用

CPU緩存,有利於提高運行與載入速度。硬碟緩存,有利於提高打開硬碟與下載速度,延長硬碟壽命。顯卡有顯存,顯存越大,圖像就表現越細膩清晰。列印機有內存,內存越大,列印速度也越快

B. 一級緩存和二級緩存有什麼區別

分類: 電腦/網路 >> 軟體
解析:

高速緩存分為一級緩存(即L1 Cache)和二級緩存(即L2Cache)。CPU在運行時首先從一級緩存讀取數據,然後從二級緩存讀取數據,然鄭吵後從內存和虛擬內存讀取數據,因此高速緩存的容量和速度直接影響到CPU的工作性能。

一級緩存都內置在CPU內部並與CPU同速運行,可以有效的提高CPU的運行效率。一級緩存越大,CPU的運行效率越高,但受到CPU內部結構的限制,一級緩存的容量都很小。

二級緩存對汪歷CPU運行效率的影響也很大,現在的二級緩存一般都集成在中,但有分為晶元內部和外部兩種,集成在晶元內部的二級緩存與CPU同頻率二級緩存(即全速二級緩存),而集成在困叢搜晶元外部的二級緩存的運行頻率 是CPU的運行頻率的一半(即半速二級緩存),因此運行效率較低。

但是一級緩存和二級緩存的大,它究竟有多少好處呢?你得告訴我們經銷商,實際上你得用最普通的話跟他講。所以我們給他們打個比方,說這個就好比你開汽車的時候,後備箱是整個的一級緩存,假如說扶手裡面有一個小箱子,那是你的二級緩存。二級緩存大好在哪裡呢?就是你隨時開車的時候,隨時在裡面都可以取東西了。假如你二級緩存小的話,你還得把車停下來,到後備箱里取東西。

C. 高速緩存存儲器(CACHE),分為一級、二級、三級、它們的頻率是否等於CPU的主頻,如果不等,那又如何工作

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,無論是雹如廳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

L3高速緩存,是指部分CPU的第三層高速緩存,第一個使用L3高速緩存的是AMD K6-3處理器。通常L3緩存是在更高執行效率下,給L1和L2緩存進行計算前准備的緩存庫。

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橡悶存其中,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。提供「高速緩存」的目的是為了讓數據存取的速度適應源隱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」。

D. 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。

(4)電腦高速緩存結構擴展閱讀:

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。

E. 計算機高速緩存一般分為哪兩類

計算機緩存一般分為;「一級緩存」、「二級緩存」、「三級緩存」技術,其中的一級緩存稱之為高速緩存,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的速度也可以說是與CPU同步,它內置在CPU的內核中, 而二級緩存主要作用就是作為一級緩存(CPU)和內存之間數據臨時交換的存儲空間用。三級緩存技術一般低端電腦沒有,我不說了。註:想要詳細了解並理解CPU緩存,請看網路;一級緩存、二級緩存、三級緩存。

F. 電腦介紹里的 幾MB緩存是什麼意思 有什麼用

有篇比較詳細的說緩存的知識,我把它復制過來,樓主可以參考下:緩存(Cache)是對獲取、計算代價(通常指訪問時間)較大的原始數據的復制存儲,通過對在緩存中存儲數據,對緩存中的數據進行訪問,可以提高平均訪問時間,提高了數據的傳輸速度。

緩存在計算機的許多領域扮演了重要角色,因為特定計算機程序對數據的訪問方式是相關的,有許多數據的處理在同時或連續進行,但在物理上數據並不一定是連續存儲的,通過緩存的作用,讓數據可以更快被程序獲取,從而提高了速度。

緩存是指可以進行高速數據交換的存儲器,它先於內存與CPU交換數據,因此速度很快。L1 Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存。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。一般L1緩存的容量通常在20~256KB。L2 Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,分內部和外部兩種晶元。早期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,現在的主流產品中二級緩存已經都是全速的。L2高速緩存容量直接影響CPU的性能,原則是越大越好,現在主流CPU的L2高速緩存最大的是2048KB,如Pentium 6XXCPU。

緩存(Cache memory)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。

硬碟的緩存主要起三種作用:一是預讀取。當硬碟受到CPU指令控制開始讀取數據時,硬碟上的控制晶元會控制磁頭把正在讀取的簇的下一個或者幾個簇中的數據讀到緩存中(由於硬碟上數據存儲時是比較連續的,所以讀取命中率較高),當需要讀取下一個或者幾個簇中的數據的時候,硬碟則不需要再次讀取數據,直接把緩存中的數據傳輸到內存中就可以了,由於緩存的速度遠遠高於磁頭讀寫的速度,所以能夠達到明顯改善性能的目的;二是對寫入動作進行緩存。當硬碟接到寫入數據的指令之後,並不會馬上將數據寫入到碟片上,而是先暫時存儲在緩存里,然後發送一個「數據已寫入」的信號給系統,這時系統就會認為數據已經寫入,並繼續執行下面的工作,而硬碟則在空閑(不進行讀取或寫入的時候)時再將緩存中的數據寫入到碟片上。雖然對於寫入數據的性能有一定提升,但也不可避免地帶來了安全隱患——如果數據還在緩存里的時候突然掉電,那麼這些數據就會丟失。對於這個問題,硬碟廠商們自然也有解決辦法:掉電時,磁頭會藉助慣性將緩存中的數據寫入零磁軌以外的暫存區域,等到下次啟動時再將這些數據寫入目的地;第三個作用就是臨時存儲最近訪問過的數據。有時候,某些數據是會經常需要訪問的,硬碟內部的緩存會將讀取比較頻繁的一些數據存儲在緩存中,再次讀取時就可以直接從緩存中直接傳輸。

緩存容量的大小不同品牌、不同型號的產品各不相同,早期的硬碟緩存基本都很小,只有幾百KB,已無法滿足用戶的需求。2MB和8MB緩存是現今主流硬碟所採用,而在伺服器或特殊應用領域中還有緩存容量更大的產品,甚至達到了16MB、64MB等。

大容量的緩存雖然可以在硬碟進行讀寫工作狀態下,讓更多的數據存儲在緩存中,以提高硬碟的訪問速度,但並不意味著緩存越大就越出眾。緩存的應用存在一個演算法的問題,即便緩存容量很大,而沒有一個高效率的演算法,那將導致應用中緩存數據的命中率偏低,無法有效發揮出大容量緩存的優勢。演算法是和緩存容量相輔相成,大容量的緩存需要更為有效率的演算法,否則性能會大大折扣,從技術角度上說,高容量緩存的演算法是直接影響到硬碟性能發揮的重要因素。更大容量緩存是未來硬碟發展的必然趨勢。 希望我的回答對你有幫助!

G. 如何看CPU的快慢如何看是二級緩存還是三級緩存這兩個有什麼區別

CPU的性能主要體現在其運行程序的速度上。影響運行速度的性能指標包括CPU的工作頻率、Cache容量、指令系統和邏輯結構等參數。

主頻
主頻也叫時鍾頻率,單位是兆赫(MHz)或千兆赫(GHz),用來表示CPU的運算、處理數據的速度。通常,主頻越高,CPU處理數據的速度就越快。
CPU的主頻=外頻×倍頻系數。主頻和實際的運算速度存在一定的關系,但並不是一個簡單的線性關系。所以,CPU的主頻與CPU實際的運算能力是沒有直接關系的,主頻表示在CPU內數字脈沖信號震盪的速度。在Intel的處理器產品中,也可以看到這樣的例子:1 GHz Itanium晶元能夠表現得差不多跟2.66 GHz至強(Xeon)/Opteron一樣快,或是1.5 GHz Itanium 2大約跟4 GHz Xeon/Opteron一樣快。CPU的運算速度還要看CPU的流水線、匯流排等各方面的性能指標。

外頻
外頻是CPU的基準頻率,單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。通俗地說,在台式機中,所說的超頻,都是超CPU的外頻(當然一般情況下,CPU的倍頻都是被鎖住的)相信這點是很好理解的。但對於伺服器CPU來講,超頻是絕對不允許的。前面說到CPU決定著主板的運行速度,兩者是同步運行的,如果把伺服器CPU超頻了,改變了外頻,會產生非同步運行,(台式機很多主板都支持非同步運行)這樣會造成整個伺服器系統的不穩定。
絕大部分電腦系統中外頻與主板前端匯流排不是同步速度的,而外頻與前端匯流排(FSB)頻率又很容易被混為一談。

匯流排頻率
AMD 羿龍II X4 955黑盒
前端匯流排(FSB)是將CPU連接到北橋晶元的匯流排。前端匯流排(FSB)頻率(即匯流排頻率)是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。有一條公式可以計算,即數據帶寬=(匯流排頻率×數據位寬)/8,數據傳輸最大帶寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率。比方,支持64位的至強Nocona,前端匯流排是800MHz,按照公式,它的數據傳輸最大帶寬是6.4GB/秒。
外頻與前端匯流排(FSB)頻率的區別:前端匯流排的速度指的是數據傳輸的速度,外頻是CPU與主板之間同步運行的速度。也就是說,100MHz外頻特指數字脈沖信號在每秒鍾震盪一億次;而100MHz前端匯流排指的是每秒鍾CPU可接受的數據傳輸量是100MHz×64bit÷8bit/Byte=800MB/s。

倍頻系數
倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。在相同的外頻下,倍頻越高CPU的頻率也越高。但實際上,在相同外頻的前提下,高倍頻的CPU本身意義並不大。這是因為CPU與系統之間數據傳輸速度是有限的,一味追求高主頻而得到高倍頻的CPU就會出現明顯的「瓶頸」效應-CPU從系統中得到數據的極限速度不能夠滿足CPU運算的速度。一般除了工程樣版的Intel的CPU都是鎖了倍頻的,少量的如Intel酷睿2核心的奔騰雙核E6500K和一些至尊版的CPU不鎖倍頻,而AMD之前都沒有鎖,AMD推出了黑盒版CPU(即不鎖倍頻版本,用戶可以自由調節倍頻,調節倍頻的超頻方式比調節外頻穩定得多)。

緩存
緩存大小也是CPU的重要指標之一,而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大,CPU內緩存的運行頻率極高,一般是和處理器同頻運作,工作效率遠遠大於系統內存和硬碟。實際工作時,CPU往往需要重復讀取同樣的數據塊,而緩存容量的增大,可以大幅度提升CPU內部讀取數據的命中率,而不用再到內存或者硬碟上尋找,以此提高系統性能。但是由於CPU晶元面積和成本的因素來考慮,緩存都很小。
L1Cache(一級緩存)是CPU第一層高速緩存,分為數據緩存和指令緩存。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。一般伺服器CPU的L1緩存的容量通常在32-256KB。
L2Cache(二級緩存)是CPU的第二層高速緩存,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。L2高速緩存容量也會影響CPU的性能,原則是越大越好,以前家庭用CPU容量最大的是512KB,筆記本電腦中也可以達到2M,而伺服器和工作站上用CPU的L2高速緩存更高,可以達到8M以上。
L3Cache(三級緩存),分為兩種,早期的是外置,內存延遲,同時提升大數據量計算時處理器的性能。降低內存延遲和提升大數據量計算能力對游戲都很有幫助。而在伺服器領域增加L3緩存在性能方面仍然有顯著的提升。比方具有較大L3緩存的配置利用物理內存會更有效,故它比較慢的磁碟I/O子系統可以處理更多的數據請求。具有較大L3緩存的處理器提供更有效的文件系統緩存行為及較短消息和處理器隊列長度。

H. 計算機內,配置高速緩沖存儲器(CACHE)是為了解決什麼

B,CPU與內存儲器之間速度不匹配問題。

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,一般而言它態辯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帆正缺主存高得多,接近清告於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。

(8)電腦高速緩存結構擴展閱讀:

高速緩沖存儲器組成結構

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。

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。

I. 、存儲器的三級結構內存,外存,高速緩存(好處、特點)

微機高速緩存就是CPU
cache,速度非常快,用來存放最經常用的數據,但是非常小,因為貴。主存就是咱們說的內存,用來存放程序運行時的數據,比較大。輔存就是咱們說的硬碟,磁帶機之類,容量超大,但是速度最慢。之所以用這么多層,是為了拉近CPU與硬碟速度之間的距離