电脑cpu缓存工作原理 | CPU缓存原理

CPU缓存原理

由于不同的存储技术在存储速度和造价上相差巨大，为了高效的访问数据，现代计算机的存储系统会把最常用的数据放在读存速度快的存储设备上，而把不常用的数据放在读存速度慢的存储设备上。

存储器系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的存储设备的层级结构。从上往下容量越来越大，但访问速度越来越慢。

上一层做为下一层的缓存来存储访问频率更高的数据，比如，cpu寄存器保存着最常用的数据。

靠近CPU的小的、快速的高速缓存存储器是内存上一部分数据和指令的缓冲区域。

主存缓存磁盘上的数据，而这些磁盘又常常作为存储在通过网络连接的其他机器的磁盘或磁带上的数据的缓冲区域。

cpu内部高速缓存由什么组成

　　内存又称为内存储器，它里面存储的是操作系统和应用软件信息，通常也泛称为主存储器，是计算机中的主要部件，它里面存储的是操作系统和应用软件信息。它是相对于外存而言的。内存储器包括寄存器、高速缓冲存储器（Cache）和主存储器。寄存器在CPU芯片的内部，高速缓冲存储器目前也制作在CPU芯片内，而主存储器由插在主板内存插槽中的若干内存条组成。内存的质量好坏与容量大小会影响计算机的运行速度。

cpu缓存是什么做的

cpu 二级缓存是位于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。

CPU最初缓存只有一级，二级缓存出现是为了协调一级缓存与内存之间的速度。二级缓存比一级缓存速度更慢，容量更大，主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。

现在Intel和AMD处理器在一级缓存的逻辑结构设计上有所不同，所以二级缓存对CPU性能的影响也不尽相同。CPU读取的数据（包括指令）中有80%的数据来自一级缓存，所以一级缓存的逻辑结构决定了CPU二级缓存容量对CPU性能的影响。

cpu缓存机制

在计算机系统中，CPU高速缓存（英语：CPU Cache，在本文中简称缓存）是用于减少处理器访问内存所需平均时间的部件。在金字塔式存储体系中它位于自顶向下的第二层，仅次于CPU寄存器。其容量远小于内存，但速度却可以接近处理器的频率。

当处理器发出内存访问请求时，会先查看缓存内是否有请求数据。如果存在（命中），则不经访问内存直接返回该数据；如果不存在（失效），则要先把内存中的相应数据载入缓存，再将其返回处理器。

缓存之所以有效，主要是因为程序运行时对内存的访问呈现局部性（Locality）特征。这种局部性既包括空间局部性（Spatial Locality），也包括时间局部性（Temporal Locality）。有效利用这种局部性，缓存可以达到极高的命中率。

在处理器看来，缓存是一个透明部件。因此，程序员通常无法直接干预对缓存的操作。但是，确实可以根据缓存的特点对程序代码实施特定优化，从而更好地利用缓存。

cpu缓存原理对数组

7E是通知下位机的指令吗？在一个循环中不断的进行发送，读取数据，你的程序这样写不行的，应该是发送指令之后，不断查询缓存区字节数，够数了之后才去读出来！

简述cpu缓存的工作原理

首先，一般指的缓存有2种，一种是cpu的多级缓存，一种是硬盘的缓存。工作原理如下：硬盘把数据调到硬盘缓存，内存从硬盘缓存读数据，然后传输到cpu的缓存，cpu从多级缓存中读数据，内存就是一个数据中转站，因为cpu读取速度远远大于硬盘，内存的速度是很快的，通过内存这个桥梁来提高cpu读取数据的速度。

CPU缓存作用

要弄清楚这个问题，得先明白缓存是干啥的以及为啥会有多级缓存。

缓存是用来存储数据的，目的是为了缓解内存读写速度和CPU处理速度之间的巨大差距带来的性能损失。

举个简单的例子，假设没有缓存，CPU处理一条数据需要一个时钟周期，然后将结果写回到内存需要100个时钟周期，将下一条指令以及指令需要的数据加载到有需要100个时钟周期，那么总耗时是201个时钟周期，其中对于CPU来讲，我只用了1个时钟周期，等了两百个，时钟周期利用率不足0.5%，即使读写可以同步，总耗时也是101个时钟周期，这样的性能损失无疑是巨大的。

如果加入缓存，CPU处理1个，写回缓存2个，读取2个，那总共也就花费5个时钟周期，如果读写同步就花费3个，效率大幅度提升。

那肯定有人在想，为啥不把缓存做得大一点呢？现在内存8G都偏小，16G标配，而缓存呢，三级缓存加起来数十兆，这个太小了啊！

其实这也是没法，缓存做不大主要有两个主要原因：

1）缓存是和CPU做到一起的，CPU内部可谓寸土寸金，不可能留出很大的空间给缓存，而缓存为了实现超高的读写速度，其架构决定了同等面积的缓存容量比内存等其他存储介质小很多很多。举个不太准确的例子，假设你又一个盒子装东西，为了拿取都快，不可能做成多层的，多层的话还得一层一层的找，就会慢很多，只有做成单层的，这样拿取都会很快，但同等占地面积下，单层的盒子却放不了太多东西。

2）缓存，准确的说是一级缓存L1不是越大越好，L1主要的作用就是读写速度能够匹配CPU的速度，而当缓存过大时，读写速度，整页替换速度都会受到影响，这些速度的影响放在例如内存上来说，影响微乎其微，放在L1上就是毁灭性的。还是用盒子举例，当盒子占地面积太多是，你再想在盒子中拿取东西，那就比原来小的时候要慢很多，这是不能接受的。

看到这人，我猜有人又会想，这么小的缓存怎么够用，不够用了对性能的影响不是更大嘛？这就引入了缓存的替换算法和多级缓存。

首先，其实CPU在一段时间呢其实处理的数据量并不大，因为一个CPU只能同时按顺序干一件事，只是它做事非常快而已，所以只要能够在当前缓存中的数据被CPU处理完之前，将新的将会被CPU使用的数据提前放入到缓存中，缓存小一点也就小一点了，影响不大。这就是缓存替换算法，CPU通过硬件逻辑和软件（操作系统的内核调度算法）结合，更具各种算法预测CPU将会使用数据，提前将其载入缓存，提高缓存命中率从（CPU想要从缓存读取数据时，该数据在缓存中，即为命中）。

但是不论怎样预测，总会有缓存未命中的情况，一旦发生这样的情况，就得浪费大量时间等待数据从内存读入，所以有引入了多级缓存，增加容量大得多，速度相对较慢但是有远比内存快的多级缓存，将更多的数据提前放入到后面的缓存中，如果L1没有命中，就去L2找，L2没有命中，去L3找，L3没有命中才去内存找，这样把直接去内存找数据的可能性再一次大幅减少，使性能损失进一步降低。

那现在主流的缓存机制是怎样的呢，首先L1，每个逻辑核心（如果没有超线程技术，逻辑核心就是物理核心，如果有超线程技术，通常超线程是将一个物理核心配套两套缓存等其他硬件，在软件层面虚拟成两个核心，所以一个物理核心对应两套缓存）对应自己的L1，在保证速度不会下降的情况下尽量大（几十K就差不多了），然后是L2，如果L2不是最后一级缓存，通常还是每个逻辑核心对应自己的L2，在降低一定的速度要求，在兼顾空间的基础上尽量大。然后是L3，目前L3通常是最后一级缓存，是三级缓存里面速度要求最低的，也是容量最大的，因为其大的容量带了了大的空间消耗，所以通常L3是所有物理核心公用同一个L3，不再是每个核心用于自己的L3。但是就这样多级缓存的格局，总体缓存也不会很大。

以实际例子来说，i7 9700K 8核8线程，没有超线程技术，共享的L3为12M（没有找到各个分级缓存的大小准确数据，提供一个自己找的非官方的，L1总共512K，每个L1是64K，L2总共2M，单个核心L2大小为256K）；而i9 9900k，同样的8核，因超线程技术可以达到16线程，L3缓存也只增加到了16M（L1,L2同上），再者如AMD的 Ryzen 3900X, 12核，24线程，L1加起来也不过768K，如果虚拟缓存有自己的L1，那每个核心L1只有32K，如果虚拟核心没有L1,那每个核心也只有64K的L1，但是二级缓存总共就达到了6M，而共享的L3，更是达到了恐怖的64M！这就是因为庞大的内核数和线程数。

最后，来回答你的这个问题，三级缓存结构肯定优于二级缓存结构，首先二级缓存对速度的要求没那么低，所以不可能太大，不够大就更容易不命中，那就更大的概率会有从内存加载数据导致的性能损失。但是单次不命中的性能损失低于三级缓存的，首先因为二级缓存速度优于三级换，且查询次数只有L1不命中，查询L2，L2不命中直接读取。而三级缓存还要再查找一次L3，但是一旦不命中主要的性能短板是内存太慢，这一点提升影响不大，所以我的结论就是三级缓存结构好于二级缓存

计算机组成原理提高cpu和缓存的方法

cpu最低速度调节方法一

　　1. 打开windows任务管理器，ctrl+alt+del然后点任务管理器，点应用程序，将不使用的程序关掉。

　　2. 打开任务管理器后点进程，会看到cpu的占用情况，将cpu占用比较高的进程结束掉。

　　3. win+R或者开始-运行，输入msconfig，打开系统配置，关闭不必要的启动项，重启。

　　4. 如果电脑cpu占用仍然过高，可能是病毒、木马造成。打开杀毒软件进行全盘杀毒。

　　5. 电脑系统用的时间长了以后会越来越慢，以上方法都不能解决的话只好重装系统了。

　　cpu最低速度调节方法二

　　1、将不需要的软件都删掉

　　2、开机启动的项目有些是不需要的，禁止启动

　　3、玩电脑时，不用的程序就关掉

　　4、将虚拟内存调大，并且转移到非系统盘

　　5、将IE缓存文件转移到非系统盘

　　6、关闭电脑自动还原

　　7、关闭电脑休眠功能

　　8、定期的整理磁盘

　　9、定期清理系统垃圾

　　10、占用系统最小的杀毒软件是ESET ，但是只能试用半年，360就可以了

　　11、玩网页卡不卡，是要看网速的，家用的带宽只有1M，也就是1秒125KB，所以玩网页游戏的时候，最好不要有其它的需要联网的程序运行，这样会好一点

　　12、杀毒软件装一个就够了，多了会有问题

　　cpu最低速度调节方法三

　　就要减少不必要运行的服务和程序，比如，电脑有一些你不要但是又自动运行的服务，还有那些自动启动的程序。

　　优化程序有很多方面，如果注册表，组策略，还有系统文件，还有安全策略，计算机端口什么的，网络安全。

　　杀毒软件 NOD32 占用内存、CPU最小、让电脑更顺畅.

　　游戏卡，至少有两种，一种是网络卡，导致原因，可能是你接的线路不够，也可能是有病毒;一种是机器配置不够，或系统有问题。

cpu高速缓存的工作原理

0.1 计算机的基本组成

计算机的硬件组成

这些硬件，怎么对应到经典的冯·诺依曼体系结构的

除此之外，还需要了解计算机的两个核心指标

性能

功耗

性能和功耗也是我们在应用和设计五大基本组件中需要重点考虑的因素。

0.2 计算机的指令和计算

需要搞明白，我们每天撰写的一行行C、Java、PHP程序，是怎么在计算机里面跑起来的。

了解我们的程序是怎么通过编译器和汇编器，变成一条条机器指令这样的编译过程（编译过程展开，就是编译原理）

知道我们的操作系统是怎么链接、装载、执行这些程序的（深入学习，就是操作系统）。而这一条条指令执行的控制过程，就是由计算机五大组件之一的控制器来控制的。

计算部分，要从二进制和编码开始，理解我们的数据在计算机里的表示，以及我们是怎么从数字电路层面，实现加法、乘法这些基本的运算功能的。

实现这些运算功能的ALU（Arithmetic Logic Unit/ALU），算术逻辑单元，计算机五大组件之一的运算器。

特别重要的就是浮点数（Floating Point）。

浮点数是我们在日常运用中非常容易用错的一种数据表示形式。掌握浮点数能让你对数据的编码、存储和计算能够有一个从表到里的深入理解。尤其在AI火热的今天，浮点数是机器学习中重度使用的数据表示形式，掌握它更是非常有必要。

0.3 CPU的设计

CPU时钟可以用来构造寄存器和内存的锁存器和触发器，因此，CPU时钟应该是我们学习CPU的前导知识。搞明白我们为什么需要CPU时钟（CPU Clock），以及寄存器和内存是用什么样的硬件组成的之后，我们可以再来看看，整个计算机的数据通路是如何构造出来的。

数据通路，其实就是连接了整个运算器和控制器，并最终组成了CPU。而出于对于性能和功耗的考虑，你要进一步理解和掌握面向流水线设计的CPU、数据和控制冒险，以及分支预测的相关技术。

既然CPU作为控制器要和输入输出设备通信，那么我们就要知道异常和中断发生的机制。在CPU设计部分的最后，我会讲一讲指令的并行执行，看看如何直接在CPU层面，通过SIMD来支持并行计算。

0.4 存储器的原理

通过存储器的层次结构作为基础的框架引导，需要掌握从上到下的CPU高速缓存、内存、SSD硬盘和机械硬盘的工作原理，它们之间的性能差异，以及实际应用中利用这些设备会遇到的挑战。存储器其实很多时候又扮演了输入输出设备的角色，所以你需要进一步了解，CPU和这些存储器之间是如何进行通信的，以及我们最重视的性能问题是怎么一回事；理解什么是IO_WAIT，如何通过DMA来提升程序性能。

对于存储器，我们不仅需要它们能够正常工作，还要确保里面的数据不能丢失。于是你要掌握我们是如何通过RAID、Erasure Code、ECC以及分布式HDFS，这些不同的技术，来确保数据的完整性和访问性能。

计算机组成原理的学习办法

相较于整个计算机科学中的其他科目，计算机组成原理更像是整个计算机学科里的“纲要”。这门课里任何一个知识点深入挖下去，都可以变成计算机科学里的一门核心课程。

程序怎样从高级代码变成指令在计算机里面运行，对应着“编译原理”和“操作系统”这两门课程

计算实现背后则是“数字电路”

如果要深入CPU和存储器系统的优化，必然要深入了解“计算机体系结构”

cpu缓存原理对链表

电脑桌面文件闪烁不停的解决方法

导致电脑桌面图标总是闪是因为电脑“中毒”后，丢失或“误删”了“系统文件”，或“系统文件”被“破坏”，我给你7种方法：　　

1、下载个：“360系统急救箱”或“金山急救箱”，这是“顽固木马专杀”工具!　　先“查杀”病毒，再“立即重启”，再点开“隔离|恢复”，删除病毒!　　再点开“修复”，“全选”，再“修复文件”!　　再：“恢复丢失的dll文件”，扫描出来，恢复它!　　

2、用“360安全卫士”的“扫描插件”，然后再“清理插件”，把它删除!　　

3、再用“360杀毒双引擎版”，“全盘扫描”，病毒木马，再点删除!　　

4、重启电脑后，来到“隔离区”，点“彻底删除”!　　

cpu缓存工作原理

电脑缓存（狭义）计算机由于CPU运算的很快，而运算从内存读取数据速度不够，导致瓶颈（形象点，瓶颈是细细的，大量数据通过会造成堵塞，速度减缓），于是现代计算机采用的缓存技术，即在CPU在处理数据时先从缓存中提取数据（缓存内置在CPU中，它与CPU的数据交换速度远大于内存），而缓存中的数据是从内存中提取的。不管是什么缓存，它的原理都是一样的！快和慢之间通过缓冲带进行过渡！