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网络缓存数据的原理

发布时间: 2023-06-07 13:44:57

A. 网络中的缓存是什么

CPU缓存(Cache Memory)位于CPU与内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但交换速度快。在缓存中的数据是内存中的一小部分,但这一小部分是短时间内CPU即将访问的,当CPU调用大量数据时,就可避开内存直接从缓存中调用,从而加快读取速度。由此可见,在CPU中加入缓存是一种高效的解决方案,这样整个内存储器(缓存+内存)就变成了既有缓存的高速度,又有内存的大容量的存储系统了。缓存对CPU的性能影响很大,主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。

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。

缓存的工作原理
[编辑本段]
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从缓存中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到,就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入缓存中,可以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行,不必再调用内存。

正是这样的读取机制使CPU读取缓存的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右),也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在缓存中,只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说,CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。

一级缓存和二级缓存
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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,其中的信息就消失那一种,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。

缓存的技术发展
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最早先的CPU缓存是个整体的,而且容量很低,英特尔公司从Pentium时代开始把缓存进行了分类。当时集成在CPU内核中的缓存已不足以满足CPU的需求,而制造工艺上的限制又不能大幅度提高缓存的容量。因此出现了集成在与CPU同一块电路板上或主板上的缓存,此时就把 CPU内核集成的缓存称为一级缓存,而外部的称为二级缓存。一级缓存中还分数据缓存(Data Cache,D-Cache)和指令缓存(Instruction Cache,I-Cache)。二者分别用来存放数据和执行这些数据的指令,而且两者可以同时被CPU访问,减少了争用Cache所造成的冲突,提高了处理器效能。英特尔公司在推出Pentium 4处理器时,用新增的一种一级追踪缓存替代指令缓存,容量为12KμOps,表示能存储12K条微指令。

随着CPU制造工艺的发展,二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中,容量也在逐年提升。现在再用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存,已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中,以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变,此时其以相同于主频的速度工作,可以为CPU提供更高的传输速度。

二级缓存是CPU性能表现的关键之一,在CPU核心不变化的情况下,增加二级缓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级缓存上有差异,由此可见二级缓存对于CPU的重要性。

CPU在缓存中找到有用的数据被称为命中,当缓存中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中),CPU才访问内存。从理论上讲,在一颗拥有二级缓存的CPU中,读取一级缓存的命中率为80%。也就是说CPU一级缓存中找到的有用数据占数据总量的80%,剩下的20%从二级缓存中读取。由于不能准确预测将要执行的数据,读取二级缓存的命中率也在80%左右(从二级缓存读到有用的数据占总数据的16%)。那么还有的数据就不得不从内存调用,但这已经是一个相当小的比例了。目前的较高端的CPU中,还会带有三级缓存,它是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存,在拥有三级缓存的CPU中,只有约5%的数据需要从内存中调用,这进一步提高了CPU的效率。

为了保证CPU访问时有较高的命中率,缓存中的内容应该按一定的算法替换。一种较常用的算法是“最近最少使用算法”(LRU算法),它是将最近一段时间内最少被访问过的行淘汰出局。因此需要为每行设置一个计数器,LRU算法是把命中行的计数器清零,其他各行计数器加1。当需要替换时淘汰行计数器计数值最大的数据行出局。这是一种高效、科学的算法,其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出缓存,提高缓存的利用率。

CPU产品中,一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间,二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB、4MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大,而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的,容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加,要在有限的CPU面积上集成更大的缓存,对制造工艺的要求也就越高。
现在主流的CPU二级缓存都在2MB左右,其中英特尔公司07年相继推出了台式机用的4MB、6MB二级缓存的高性能CPU,不过价格也是相对比较高的,对于对配置要求不是太高的朋友,一般的2MB二级缓存的双核CPU基本也可以满足日常上网需要了。

B. CPU缓存的工作原理

CPU要读取一个数据时,首先从Cache中查找,如果找到就立即读取并送给CPU处理;如果没有找到,就用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理,同时把这个数据所在的数据块调入Cache中,可以使得以后对整块数据的读取都从Cache中进行,不必再调用内存。
正是这样的读取机制使CPU读取Cache的命中率非常高(大多数CPU可达90%左右),也就是说CPU下一次要读取的数据90%都在Cache中,只有大约10%需要从内存读取。这大大节省了CPU直接读取内存的时间,也使CPU读取数据时基本无需等待。总的来说,CPU读取数据的顺序是先Cache后内存。 前面是把Cache作为一个整体来考虑的,下面分类分析。Intel从Pentium开始将Cache分开,通常分为一级高速缓存L1和二级高速缓存L2。在以往的观念中,L1 Cache是集成在CPU中的,被称为片内Cache。在L1中还分数据Cache(D-Cache)和指令Cache(I-Cache)。它们分别用来存放数据和执行这些数据的指令,而且两个Cache可以同时被CPU访问,减少了争用Cache所造成的冲突,提高了处理器效能。
在P4处理器中使用了一种先进的一级指令Cache——动态跟踪缓存。它直接和执行单元及动态跟踪引擎相连,通过动态跟踪引擎可以很快地找到所执行的指令,并且将指令的顺序存储在追踪缓存里,这样就减少了主执行循环的解码周期,提高了处理器的运算效率。
以前的L2 Cache没集成在CPU中,而在主板上或与CPU集成在同一块电路板上,因此也被称为片外Cache。但从PⅢ开始,由于工艺的提高L2 Cache被集成在CPU内核中,以相同于主频的速度工作,结束了L2 Cache与CPU大差距分频的历史,使L2 Cache与L1 Cache在性能上平等,得到更高的传输速度。L2Cache只存储数据,因此不分数据Cache和指令Cache。在CPU核心不变化的情况下,增加L2 Cache的容量能使性能提升,同一核心的CPU高低端之分往往也是在L2 Cache上做手脚,可见L2 Cache的重要性。CPU的L1 Cache与L2 Cache惟一区别在于读取顺序。 CPU在Cache中找到有用的数据被称为命中,当Cache中没有CPU所需的数据时(这时称为未命中),CPU才访问内存。从理论上讲,在一颗拥有2级Cache的CPU中,读取L1 Cache的命中率为80%。也就是说CPU从L1 Cache中找到的有用数据占数据总量的80%,剩下的20%从L2 Cache读取。在一些高端领域的CPU(像Intel的Itanium)中,我们常听到L3 Cache,它是为读取L2 Cache后未命中的数据设计的—种Cache。
为了保证CPU访问时有较高的命中率Cache中的内容应该按一定的算法替换,其计数器清零过程可以把一些频繁调用后再不需要的数据淘汰出Cache,提高Cache的利用率。缓存技术的发展
总之,在传输速度有较大差异的设备间都可以利用Cache作为匹配来调节差距,或者说是这些设备的传输通道。在显示系统、硬盘和光驱,以及网络通讯中,都需要使用Cache技术。但Cache均由静态RAM组成,结构复杂,成本不菲,使用现有工艺在有限的面积内不可能做得很大,不过,这也正是技术前进的源动力,有需要才有进步! 随着CPU制造工艺的发展,二级缓存也能轻易的集成在CPU内核中,容量也在逐年提升。用集成在CPU内部与否来定义一、二级缓存,已不确切。而且随着二级缓存被集成入CPU内核中,以往二级缓存与CPU大差距分频的情况也被改变,此时其以相同于主频的速度工作,可以为CPU提供更高的传输速度。同一核心的CPU高低端之分往往也是在二级缓存上有差异,由此可见二级缓存对于CPU的重要性。
CPU产品中,一级缓存的容量基本在4KB到64KB之间,二级缓存的容量则分为128KB、256KB、512KB、1MB、2MB等。一级缓存容量各产品之间相差不大,而二级缓存容量则是提高CPU性能的关键。二级缓存容量的提升是由CPU制造工艺所决定的,容量增大必然导致CPU内部晶体管数的增加,要在有限的CPU面积上集成更大的缓存,对制造工艺的要求也就越高。
双核心CPU的二级缓存比较特殊,和以前的单核心CPU相比,最重要的就是两个内核的缓存所保存的数据要保持一致,否则就会出现错误,为了解决这个问题不同的CPU使用了不同的办法。

C. 联网缓存是什么情况

缓存最初是指用于数据交换的缓冲区(称为缓存)。当一个硬件要读取数据时,它会先从缓存中寻找需要的数据,如果找到就直接执行,如果找不到就从内存中寻找。因为缓存的运行速度比内存快得多,所以缓存的作用就是帮助硬件运行得更快。
网络缓存,和普通缓存有点不同,是指把网络上的东西下载到存储卡上,然后读取。
或者用手机上网,看到的一切,其实都是下载到硬盘或者内存里,然后显示或者播放。

看视频也是一样,需要边下载边播放。提前下载,叫缓冲,下载这些东西就是缓存。

D. 路由器为什么会缓存数据,一般都会缓存什么样的数据

当下路由器其主要系统性能指吞吐率 利用率 丢包率 延迟 缓存大小 实现复杂性等
当链路上发生拥塞时能够对新进入的数据包进行缓存
从而降低丢包率 维持高链路利用率
简单的说路由器缓存是一种可以加快你访问网页速度的临时文件存储空间

E. 手机缓存原理是什么

手机缓存原理如下:
1.假如入我们要访问一个网站的主页,它的html标签有个manifest属性。
2.页面从服务器端返回,包括动态资源和静态资源,同时静态资源会采用浏览器常规的缓存方式缓存起来。
3.当浏览器解析页面时,发现他的html标签有一个manifest属性,浏览器会在后台把manifest文件中要cache片段所指定的资源下载并缓存在application
cache中(在这种情况cache中的资源会再次下载)
4.这时候如果你把浏览器设置为离线浏览,你在manifest文件的network片段中指定需要联网访问的资源,这时会不可用,但是在cache片段的资源没有影响。
4.1
这时候你访问cache中的资源,会直接从appcache中取得缓存中的内容
4.2这时候你访问network中的资源,会显示fallback中指定的资源
下面你如果取消离线模式,重新连上网,后续的过程如下
1.返回线上模式
2.你在服务器端改变一个文件的内容【如cache.html】
3.这时候重新加载cache.html,页面上会显示从appcache中加载的原来的内容,即使你联网了,内容仍然没有改变,这是因为一旦一个文件在appcache中缓存,以后会永远呈现第一次记载的内容,
4.这时候浏览器会检查manifest文件是否更新,如果没有更新,就不会做任何事。
注意:只有manifest文件改变,缓存中要更新的文件才能更新

F. 高速缓存的工作原理是什么

高速缓存内存标识位于主内存中的重复指令和数据,并将其复制到其内存中。CPU不再为相同的指令和数据重复访问较慢的主内存,而是访问更快的缓存。

缓存有时称为CPU内存,通常运行在高性能的SRAM内存模块上。CPU可以访问更快的缓存内存来运行性能敏感的操作。高速缓存内存通常集成在主板下,或者在不同的芯片上,通过总线与CPU互连。

(6)网络缓存数据的原理扩展阅读:

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,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。采用回写(Write Back)结构的高速缓存。

它对读和写*作均有可提供缓存。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存,仅对读*作有效。在486以上的计算机中基本采用了回写式高速缓存。

在流行的处理器中,奔腾Ⅲ和Celeron处理器拥有32KB的L1高速缓存,奔腾4为8KB,而AMD的Duron和Athlon处理器的L1高速缓存高达128KB。

G. 缓存服务器的缓存服务器原理

Web缓存服务器的应用模式主要是正向代理和反向代理。正向代理(Proxy)模式是代理网络用户访问internet,客户端将本来要直接发送到internet上源服务器的连接请求发送给代理服务器处理。正向代理的目的是加速用户在使用浏览器访问Internet时的请求响应时间,并提高广域网线路的利用率。正向代理浏览器无需和该站点建立联系,只访问到Web缓存即可。通过正向代理,大大提高了后续用户的访问速度,使他们无需再穿越Internet,只要从本地Web缓存就可以获取所需要的信息,避免了带宽问题,同时可以大量减少重复请求在网络上的传输,从而降低网络流量,节省资费。
反向代理(Reverse Proxy)模式是针对Web服务器加速功能的,在该模式中,缓存服务器放置在web应用服务器的前面,当用户访问web应用服务器的时候,首先经过缓存服务器,并将用户的请求和应用服务器应答的内容写入缓存服务器中,从而为后续用户的访问提供更快的响应。其工作原理如下图所示。

H. 请问什么叫网络缓存怎么删除网络缓存求解……谢谢

网络缓存是用来解决降低互联网流量和提高终端用户响应时间的网络技术

也可以叫做网页缓存技术

是搜索引擎经行蜘蛛爬行后,备份一份纯文本的备份网页,但是可能不保存css样式,网页快照就会出现,没有样式表或者部分错位

  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




清理缓存:

1、点击打开一个IE。

2、点击菜单栏中的"工具"菜单中的"internet选项"

3、在弹出的对话框中点击"删除文件".

4、在弹出的对话框中"删除所有脱机内容"打勾,之后 点确定. 5、点击确定后,鼠标可能会变成比较忙的状态,这是因为缓存较多的缘故,一般情况下十秒左右鼠标就会恢复正常。之后再点击右下角的"确定"退出。这样电脑IE的缓存就清除完毕了。 另外还可以用windos优化大师删除


I. 路由器为什么会缓存数据

因为它有储存器呀,当然可以进行缓存了。现在有专门的那种带硬盘的路由器这样就是在你空闲的时候,他就可以帮你下载你需要的资料,例如晚上速度又快,又不影响你平时的使用。