软考程序员知识点精讲之高速缓冲存储器

程序员 责任编辑:小狐狸 2016-05-27

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高速缓冲存储器

计算机中CPU与内存、内存与外存之间速度差别很大,在数据读取过程中会造成计算机性能大幅下降,为了尽可能减少慢速设备对快速设备的约束,可以采用高速缓存技术。

cache是位于CPU与主存之间的高速小容量存储器,其容量一般在几KB到几MB之间,速度一般比主存快5~10倍,由快速半导体存储器制成,即可存放程序又可存放数据,其内容是主存内容的副本,对程序员来说是透明。有的高档微机为了获得更高的效率,不仅设立了独立的指令cache和数据cache,还把cache设置成二级或三级。

cache的速度可以和CPU相匹配,当CPU需要从主存中读取数据或者指令时,先在cache中查找,如果里面已经存在,则直接从cache中读取,否则就要从主存中读取,并把该数据及其周围的数据都拷贝在缓存中,利用局部性原理提高计算机性能。

高速缓存中的数据必须和外存中的数据保持一致,通常采用以下方法:

(1)写通:写内存的同时也写缓存。

(2)只写内存:将缓存中相应部分内容设置为无效。

(3)写回:只写缓存,有缓存控制器决定在合适的时候写内存,这种方式效率较高,但存在一定风险,容易导致数据没有写入磁盘而造成数据丢失。

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