高速緩沖存儲器在電腦硬件中的位置分析

　　高速緩沖存儲器通常由高速存儲器、聯(lián)想存儲器、替換邏輯電路和相應的控制線路組成。在有高速緩沖存儲器的計算機系統(tǒng)中，中央處理器存取主存儲器的地址劃分為行號、列號和組內(nèi)地址三個字段。于是，主存儲器就在邏輯上劃分為若干行；每行劃分為若干的存儲單元組；每組包含幾個或幾十個字。高速存儲器也相應地劃分為行和列的存儲單元組。二者的列數(shù)相同，組的大小也相同，但高速存儲器的行數(shù)卻比主存儲器的行數(shù)少得多。

　　聯(lián)想存儲器用于地址聯(lián)想，有與高速存儲器相同行數(shù)和列數(shù)的存儲單元。當主存儲器某一列某一行存儲單元組調(diào)入高速存儲器同一列某一空著的存儲單元組時，與聯(lián)想存儲器對應位置的存儲單元就記錄調(diào)入的存儲單元組在主存儲器中的行號。

　　當中央處理器存取主存儲器時，硬件首先自動對存取地址的列號字段進行譯碼，以便將聯(lián)想存儲器該列的全部行號與存取主存儲器地址的行號字段進行比較：

　　若有相同的，表明要存取的主存儲器單元已在高速存儲器中，稱為命中，硬件就將存取主存儲器的地址映射為高速存儲器的地址并執(zhí)行存取操作；若都不相同，表明該單元不在高速存儲器中，稱為脫靶，硬件將執(zhí)行存取主存儲器操作并自動將該單元所在的那一主存儲器單元組調(diào)入高速存儲器相同列中空著的存儲單元組中，同時將該組在主存儲器中的行號存入聯(lián)想存儲器對應位置的單元內(nèi)。

　　當出現(xiàn)脫靶而高速存儲器對應列中沒有空的位置時，便淘汰該列中的某一組以騰出位置存放新調(diào)入的組，這稱為替換。確定替換的規(guī)則叫替換算法，常用的替換算法有：最近最少使用算法（LRU）、先進先出法（FIFO）和隨機法（RAND）等。替換邏輯電路就是執(zhí)行這個功能的。另外，當執(zhí)行寫主存儲器操作時，為保持主存儲器和高速存儲器內(nèi)容的一致性，對命中和脫靶須分別處理。

　　高速緩沖存儲器存儲層次

　　主-輔存存儲層次 由于計算機主存容量相對于程序員所需要的容量來說總是太小，程序與數(shù)據(jù)從輔存調(diào)入主存是由程序員自己安排的，程序員必須花費很大精力和時間把大程序預先分成塊，確定好這些程序塊在輔存中的位置和裝入主存的地址，而且還要預先安排好程序運行時各塊如何和何時調(diào)入調(diào)出，因此存在存儲空間的分配問題。

　　操作系統(tǒng)的形成和發(fā)展使得程序員盡可能擺脫主、輔存之間的地址定位，同時形成了支持這些功能的“輔助硬件”，通過軟件、硬件的結合，把主存和輔存統(tǒng)一成了一個整體，如圖所示。這時，由主存、輔存形成了一個存儲層次，即存儲系統(tǒng)。從整體看，其速度接近于主存的速度，其容量則接近于輔存的容量，而每位的平均價格也接近于廉價的慢速的輔存平均價格。這種系統(tǒng)不斷發(fā)展和完善，就逐步形成了現(xiàn)在廣泛使用的虛擬存儲系統(tǒng)。

　　在系統(tǒng)中，應用程序員可用機器指令地址碼對整個程序統(tǒng)一編址，如同程序員具有對應這個地址碼寬度的全部虛存空間一樣。該空間可以比主存實際空間大得多，以致可以存得下整個程序。這種指令地址碼稱為虛地址（虛存地址、虛擬地址）或邏輯地址，其對應的存儲容量稱為虛存容量或虛存空間；而把實際主存的地址稱為物理地址、實（存）地址，其對應的存儲容量稱為主存容量、實存容量或實（主）存空間

　　高速緩沖存儲器在電腦硬件中的位置分析

　　固化在CPU中的高速二級緩存這個硬件是固化在CPU中的，你在外面是看不到的。CPU檔次的高低有相當一部分依賴于其二級緩存的大小。

　　CPU內(nèi)

　　也就是所謂的L1 Cache， L2 Cache， L3 Cache

　　L應該是Level的縮寫吧

　　速度以L1最快，L3最慢

　　不過就算是L3，速度也比內(nèi)存快很多很多很多

　　購買的時候有關心這個啊

　　比如說到CPU緩存，一般指L2和L3 Cache

　　因為L1是用來存儲短指令的，比較小，也沒必要做很大

　　但是不同公司的CPU按照架構不同，對L2和L3依賴程度不一樣

　　比如Intel的CPU就是L2， L3越大，性能越好

　　而AMD 的某些型號CPU就取消掉了L3，但是性能不見得比同級別Intel的來得差

　　自從酷睿時代開始以后，Intel的CPU就沒有那么依賴L2，L3了，但是在奔4時代以前，L2，L3對超長流水線架構的CPU是很重要的