① 什么叫缓存
所谓的缓存,就是将程序或系统经常要调用的对象存在内存中,一遍其使用时可以快速调用,不必再去创建新的重复的实例。这样做可以减少系统开销,提高系统效率。
1、通过文件缓存;顾名思义文件缓存是指把数据存储在磁盘上,不管你是以XML格式,序列化文件DAT格式还是其它文件格式;
2、内存缓存;也就是创建一个静态内存区域,将数据存储进去,例如我们B/S架构的将数据存储在Application中或者存储在一个静态Map中。
3、本地内存缓存;就是把数据缓存在本机的内存中。
4、分布式缓存机制;可能存在跨进程,跨域访问缓存数据
对于分布式的缓存,此时因为缓存的数据是放在缓存服务器中的,或者说,此时应用程序需要跨进程的去访问分布式缓存服务器。
(1)缓存读取写入机制扩展阅读
当我们在应用中使用跨进程的缓存机制,例如分布式缓存memcached或者微软的AppFabric,此时数据被缓存在应用程序之外的进程中。
每次,当我们要把一些数据缓存起来的时候,缓存的API就会把数据首先序列化为字节的形式,然后把这些字节发送给缓存服务器去保存。
同理,当我们在应用中要再次使用缓存的数据的时候,缓存服务器就会将缓存的字节发送给应用程序,而缓存的客户端类库接受到这些字节之后就要进行反序列化的操作了,将之转换为我们需要的数据对象。
② Cache的的工作原理是什么
CACHE 快取
CACHE是一种加速内存或磁盘存取的装置,可将慢速磁盘上的数据拷贝至快速的磁盘进行读写动作,以提升系统响应的速度。
其运作原理在于使用较快速的储存装置保留一份从慢速储存装置中所读取数据且进行拷贝,当有需要再从较慢的储存体中读写数据时,CACHE能够使得读写的动作先在快速的装置上完成,如此会使系统的响应较为快速。
举例来说,存取内存 (RAM) 的速度较磁盘驱动器快非常多,所以我们可以将一部份的主存储器保留当成磁盘CACHE,每当有磁盘读取的需求时就把刚读取的数据拷贝一份放在CACHE内存中,如果系统继续要求读取或写入同一份数据或同一扇区 (sector) 时,系统可以直接从内存中的CACHE部分作读写的动作,这样系统对磁盘的存取速度感觉上会快许多。
同样的,静态内存 (SRAM) 比动态内存 (DRAM) 的读写速度快,使用些静态内存作为动态内存的CACHE,也可以提升读写的效率。
内存不全部使用SRAM取代DRAM 的原因,是因为SRAM的成本较DRAM高出许多。
使用CACHE的问题是写入CACHE中的数据如果不立即写回真正的储存体,一但电源中断或其它意外会导致数据流失;但若因而每次都将数据写写回真正的储存体,又将会使得CACHE只能发挥加速读取的功能,而不能加速写入的速度,这样的状况使得CACHE写入的方式分为两类:
1. Write-Through: 每次遇到写入时就将数据写入真正的储存体。
2. Write-Back: 遇到写入时不一定回写,只纪录在CACHE内,并将该份数据标示为已更改(dirty),等系统有空或等到一定的时间后再将数据写回真正的储存体,这种做法是承担一点风险来换取效率。
由于很多时候系统不只有重复读写同一块区域,使用两组各自独立的CACHE效能通常比只使用一组较佳,这称为 2-Ways Associate,同样的,使用四组CACHE则称为4ways Associate,但更多组的CACHE会使得算法相对的复杂许多。
CACHE的效能依算法的使用而有好坏之分,估量的单位通常使用命中率 (hits),命中率较高者较佳。
新式的CPU上也有内建的CACHE,称为 LEVEL 1 (L1) 快取, 由于与 CPU 同频率运作,能比在主机板上的 LEVEL 2 (L2) CACHE提供更快速的存取效能。
③ 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。
④ 计算机内存读取写入原理
当系统需要读取主存时,则将地址信号放到地址总线上传给主存,主存读到地址信号后,解析信号并定位到指定存储单元,然后将此存储单元数据放到数据总线上,供其它部件读取。
写主存的过程类似,系统将要写入单元地址和数据分别放在地址总线和数据总线上,主存读取两个总线的内容,做相应的写操作。
这里可以看出,主存存取的时间仅与存取次数呈线性关系,因为不存在机械操作,两次存取的数据的“距离”不会对时间有任何影响,例如,先取A0再取A1和先取A0再取D3的时间消耗是一样的。
(4)缓存读取写入机制扩展阅读
对于选择内存来说,最重要的是稳定性和性能,而内存的做工水平直接会影响到性能、稳定以及超频。
内存颗粒的好坏直接影响到内存的性能,可以说也是内存最重要的核心元件。所以大家在购买时,尽量选择大厂生产出来的内存颗粒,一般常见的内存颗粒厂商有三星、现代、镁光、南亚、茂矽等,它们都是经过完整的生产工序,因此在品质上都更有保障。
而采用这些顶级大厂内存颗粒的内存条品质性能,必然会比其他杂牌内存颗粒的产品要高出许多。
内存PCB电路板的作用是连接内存芯片引脚与主板信号线,因此其做工好坏直接关系着系统稳定性。
主流内存PCB电路板层数一般是6层,这类电路板具有良好的电气性能,可以有效屏蔽信号干扰。而更优秀的高规格内存往往配备了8层PCB电路板,以起到更好的效能。
⑤ 硬盘的连续读写、随机读写、缓存,在实际使用中,各体现在什么方面
连续读写主要体现在复制大量文件或者说是复制少量但是容量比较大的文件的速度。
而随机读写则主要体现在操作系统本身运行过程中(操作系统运行中有大量的随机读写)
而缓存则是一种预读机制,缓存越大,操作系统在调取一些使用频率较高的文件时会预先加载到缓存中。
⑥ 数据库缓存机制是什么缓存是如何作用数据库
缓存的介质一般是内存,所以读写速度很快。但如果缓存中存放的数据量非常大时,也会用硬盘作为缓存介质。缓存的实现不仅仅要考虑存储的介质,还要考虑到管理缓存的并发访问和缓存数据的生命周期。
⑦ 缓存的工作原理
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从CPU缓存中查找,找到就立即读取并送给CPU处理;没有找到,就从速率相对较慢的内存中读取并送给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CPU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。
RAM(Random-Access Memory)和ROM(Read-Only Memory)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(Static RAM);一种是动态RAM,DRAM(Dynamic RAM)。前者的存储速率要比后者快得多,使用的内存一般都是动态RAM。为了增加系统的速率,把缓存扩大就行了,扩的越大,缓存的数据越多,系统就越快了,缓存通常都是静态RAM,速率是非常的快, 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率,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速率要比常规动态RAM快,但比原来的静态RAM缓存慢, 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。
⑧ 缓存是什么意思...
缓存是指可以进行高速数据交换的存储器,它先于内存与CPU交换数据,因此速率很快。
缓存的工作原理是当CPU要读取一个数据时,首先从CPU缓存中查找,找到就立即读取并送给CPU处理;没有找到,就从速率相对较慢的内存中读取并送给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CPU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。
主要意义
缓存工作的原则,就是“引用的局部性”,这可以分为时间局部性和空间局部性。空间局部性是指CPU在某一时刻需要某个数据,那么很可能下一步就需要其附近的数据;时间局部性是指当某个数据被访问过一次之后,过不了多久时间就会被再一次访问。对于应用程序而言,不管是指令流还是数据流都会出现引用的局部性现象。
以上内容参考:网络-缓存