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進程訪問cpu經過的緩存

發布時間: 2022-03-08 03:18:38

① cpu的指令緩存與數據緩存有什麼不一樣分別干哪些活

緩存是為了解決CPU速度和內存速度的速度差異問題。內存中被CPU訪問最頻繁的數據和指令被復制入CPU中的緩存,這樣CPU就可以不經常到象「蝸牛」一樣慢的內存中去取數據了,CPU只要到緩存中去取就行了,而緩存的速度要比內存快很多。
這里要特別指出的是:
1.因為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,這樣系統的速度就慢下來了,不過CPU會把這些數據復制到緩存中去,以便下一次不要再到內存中去取。
2.因為隨著時間的變化,被訪問得最頻繁的數據不是一成不變的,也就是說,剛才還不頻繁的數據,此時已經需要被頻繁的訪問,剛才還是最頻繁的數據,現在又不頻繁了,所以說緩存中的數據要經常按照一定的演算法來更換,這樣才能保證緩存中的數據是被訪問最頻繁的。
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。
一級緩存和二級緩存
為了分清這兩個概念,我們先了解一下RAM 。RAM和ROM相對的,RAM是掉電以後,其中的信息就消失那一種,ROM在掉電以後信息也不會消失那一種。
RAM又分兩種,一種是靜態RAM,SRAM;一種是動態RAM,DRAM。前者的存儲速度要比後者快得多,我們現在使用的內存一般都是動態RAM。
有的菜鳥就說了,為了增加系統的速度,把緩存擴大不就行了嗎,擴大的越大,緩存的數據越多,系統不就越快了嗎?緩存通常都是靜態RAM,速度是非常的快, 但是靜態RAM集成度低(存儲相同的數據,靜態RAM的體積是動態RAM的6倍), 價格高(同容量的靜態RAM是動態RAM的四倍), 由此可見,擴大靜態RAM作為緩存是一個非常愚蠢的行為, 但是為了提高系統的性能和速度,我們必須要擴大緩存, 這樣就有了一個折中的方法,不擴大原來的靜態RAM緩存,而是增加一些高速動態RAM做為緩存, 這些高速動態RAM速度要比常規動態RAM快,但比原來的靜態RAM緩存慢, 我們把原來的靜態ram緩存叫一級緩存,而把後來增加的動態RAM叫二級緩存。
一級緩存和二級緩存中的內容都是內存中訪問頻率高的數據的復製品(映射),它們的存在都是為了減少高速CPU對慢速內存的訪問。 通常CPU找數據或指令的順序是:先到一級緩存中找,找不到再到二級緩存中找,如果還找不到就只有到內存中找了。

② CPU的緩存是如何工作的

CPU執行指令時,會將執行結果放在一個叫「寄存器」的元件中,由於「寄存器」集成在CPU內部,與ALU等構成CPU的重要元件,因此寄存器中的指令很快被CPU所訪問,但畢竟寄存器的容量太小,CPU所需的大量指令和數據還在內存(RAM)當中,所以CPU為了完成指令操作,需要頻繁地向內存發送接收指令、數據。

由於內存的處理速度遠遠低於CPU,所以傳統的系統瓶頸在這里就產生了,CPU在處理指令時往往花費很多時間在等待內存做准備工作。

為了解決這個問題,人們在CPU內部集成了一個比內存快許多的「Cache」,這就是最早的「高速緩存」。

L1高速緩存是與CPU完全同步運行的存儲器,也就是我們常說的一級緩存,如果CPU需要的數據和指令已經在高速緩存中了,那麼CPU不必等待,直接就可以從一級緩存(L1)中取得數據,如果數據不在L1中,CPU再從二級緩存(L2)中提取數據,大大提高了系統的工作效率。

③ CACHE只能由cpu內部訪問 CACHE中只存放供cpu訪問的數據,不存放程序

這兩句話應該是對的。cache是CPU緩存,其中存放的是CPU經常需要訪問的數據,這些數據從內存內部復制過來。

④ 高速緩沖存儲器可以直接被cpu訪問嗎

你概念混淆了。

第一,高速緩存是CPU里的,常稱為一二三級緩存,硬碟里也有高速緩存,但CPU里的高速緩存讀寫速度是最快的,成本也是最貴的,容量非常小,比如i5 9400的三緩才9MB。

第二,目前經典結構的電腦,必然是CPU-內存-硬碟,再快的固態硬碟,任何介面的固態硬碟,在這個結構里,都不可能越過內存直接與CPU通信,包括你提到的pcie介面的SSD。

第三,與你提到的想法類似的是英特爾和鎂光一起研發的3D XPoint,這種新型存儲器是內存與硬碟的合體,而且速度比內存更快,且不像內存那樣斷電後數據清空。這個既可以像硬碟那樣長期存數據,又充當內存地位,可以直接與CPU通信,目前在驗證階段,且成本過高暫時無法普及。

⑤ CPU緩存作用

目前CPU 的運行速度比起 內存和硬碟的讀寫速度要快的多,所以,就有了緩存。
簡單理解,緩存就是個臨時倉庫 將CPU 生產出來的數據暫時放在緩存裡面等待內存來搬走。
內存也可以理解為整個系統的緩存,再將數據轉移到硬碟上。

⑥ cpu每次訪問主存都要經過mmu嗎

MMU
abbr. 存儲器管理單元(Memory Management Unit)
TLB
abbr.傳輸後緩沖器(Translation Look-aside Buffers)
延伸閱讀:
MMU是Memory Management Unit的縮寫,中文名是內存管理單元,它是中央處理器(CPU)中用來管理虛擬存儲器、物理存儲器的控制線路,同時也負責虛擬地址映射為物理地址,以及提供硬體機制的內存訪問授權,多用戶多進程操作系統。
TLB(Translation Lookaside Buffer)傳輸後備緩沖器是一個內存管理單元用於改進虛擬地址到物理地址轉換速度的緩存。TLB是一個小的,虛擬定址的緩存,其中每一行都保存著一個由單個PTE組成的塊。如果沒有TLB,則每次取數據都需要兩次訪問內存,即查頁表獲得物理地址和取數據。

⑦ CPU的緩存是什麼,為什麼作用這么大

請看來自於網路的引用:
CPU緩存簡介
CPU緩存(Cache Memory)是位於CPU與內存之間的臨時存儲器,它的容量比內存小的多但是交換速率卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速率與內存讀寫速率不匹配的矛盾,因為CPU運算速率要比內存讀寫速率快很多,這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。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,從而加快讀取速率。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率,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。
順便說一下,我們現在使用的CPU都有幾個級別的緩存,分別是一級緩存(L1 cache),二級緩存(L2 cache),三級緩存(L3 cache)(AMD處理器有些沒有三級緩存)。在CPU的其他參數都相同的情況下,緩存越大其性能也就越高。CPU緩存的讀取速率是非常高的,能達幾十萬MB/s.

⑧ 如何設置進程在指定的CPU上運行

實現方法進程與指定cpu綁定
:SetProcessAffinityMask(GetCurrentProcess(),dwMask);
線程與指定cpu綁定:
SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(),dwMask);
dwMask為CPU序號的或運算值:1(0001)
代表只運行在CPU1,2(0010)代表只運行在CPU2,3(0011)代表可以運行在CPU1和CPU2
,以此類推。
設置之前最好判斷一下系統有幾個CPU:
SYSTEM_INFOSystemInfo;
GetSystemInfo(&SystemInfo);
CPU個數:SystemInfo.dwNumberOfProcessors
當前啟用的CPU序號:
SystemInfo.dwActiveProcessorMask
,Mask representing the set of processors configured into the system. Bit 0 is processor 0;
bit 31 is processor 31.
CPU親緣性介紹
按照默認設置,當系統將線程分配給處理器時,Windows使用軟親緣性來進行操作。
這意味著如果所有其他因素相同,它將設法在它上次運行的那個處理器上運行線程。
讓線程留在單個處理器上,有助於重復使用仍然在處理器的內存高速緩存中的數據。
有一種新的計算機結構,稱為NUMA(非統一內存訪問),在該結構中,計算機包含若干塊插件板,每個插 件板上有4個CPU和它自己的內存區。
當CPU訪問的內存是它自己的插件板上的內存時,NUMA系統運行的性能最好。
如果CPU需要訪問位於另一個插件板上的內 存時,就會產生巨大的性能降低。
在這樣的環境中,就需要限制來自一個進程中的線程在共享同一個插件版的CPU上運行。
為了適應這種計算機結構的需要,Windows允許設置進程和線程的親緣性。
換句話說,可以控制哪個CPU能夠運行某些線程。
這稱為硬親緣性。
請注意,子進程可以繼承進程的親緣性。
注意:(1)無論計算機中實際擁有多少個CPU,Windows98及以前系統只使用一個CPU,上述API不被支持。
(2)在大多數環境中,改變線程的親緣性就會影響調度程序有效地在 各個CPU之間移植線程的能力,而這種能力可以最有效地使用CPU時間。
應用場景舉例:
將UI線程限制在一個CPU,將其他實時性要求較高的線程限制在另一個CPU。
這樣,當UI需要佔用大量CPU時間時,就不會拖累其他實時性要求較高的線程的執行

同樣可以將UI線程與一些優先順序不高但耗時的非同步運算線程設置在不同CPU上,避免UI給人卡頓的感覺。

⑨ 如何指定進程運行的CPU

實現方法進程與指定cpu綁定 :SetProcessAffinityMask(GetCurrentProcess(),dwMask); 線程與指定cpu綁定: SetThreadAffinityMask(GetCurrentThread(),dwMask);dwMask為CPU序號的或運算值:1(0001) 代表只運行在CPU1,2(0010)代表只運行在CPU2,3(0011)代表可以運行在CPU1和CPU2 ,以此類推。
設置之前最好判斷一下系統有幾個CPU: SYSTEM_INFOSystemInfo; GetSystemInfo(&SystemInfo);CPU個數:SystemInfo.dwNumberOfProcessors 當前啟用的CPU序號: SystemInfo.dwActiveProcessorMask ,Mask representing the set of processors configured into the system. Bit 0 is processor 0; bit 31 is processor 31. CPU親緣性介紹 按照默認設置,當系統將線程分配給處理器時,Windows使用軟親緣性來進行操作。這意味著如果所有其他因素相同的話,它將設法在它上次運行的那個處理器上運行線程。讓線程留在單個處理器上,有助於重復使用仍然在處理器的內存高速緩存中的數據。 有一種新的計算機結構,稱為NUMA(非統一內存訪問),在該結構中,計算機包含若干塊插件板,每個插 件板上有4個CPU和它自己的內存區。 當CPU訪問的內存是它自己的插件板上的內存時,NUMA系統運行的性能最好。如果CPU需要訪問位於另一個插件板上的內 存時,就會產生巨大的性能降低。在這樣的環境中,就需要限制來自一個進程中的線程在共享同一個插件版的CPU上運行。為了適應這種計算機結構的需要,Windows允許你設置進程和線程的親緣性。換句話說,你可以控制哪個CPU能夠運行某些線程。這稱為硬親緣性。請注意,子進程可以繼承進程的親緣性。

⑩ cpu佔用率高,怎樣設置緩存

設置虛似內存

右鍵點「我的電腦」,左鍵點「屬性」,點選「高級」選項卡,點「性能」里的「設置」按鈕,再選「高級」選項卡,點下面的「更改」按鈕,所彈出的窗口就是虛擬內存設置窗口,一般默認的虛擬內存是從小到大的一段取值范圍,這就是虛擬內存變化大小的范圍,最好給它一個固定值,這樣就不容易產生磁碟碎片了,具體數值根據你的物理內存大小來定,一般為物理內存的1.5到2倍,如內存為256M,那麼應該設置256*1.5=384M,或者乾脆512M,設置方法如下:

假設內存為256M,虛擬內存放在D盤,先要將默認的清除,保持C盤為選中狀態,單選「無分頁文件(N)」再按「設置」按鈕,此時C盤旁的虛擬內存就消失了,然後選中D盤,單選「自定義大小」,在下面的「初始大小」和「最大值」兩個方框里都添上512,再點一下「設置」按鈕,會看到D盤的旁邊出現了「512-512」的字樣,這樣就說明設置好了,再一路確定,最終,系統會要重新啟動,重啟一下,便完成了設置。

注意:虛擬內存只能有一個,只放在一個盤中!