缓存与存储

‘壹’ 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。

(1)缓存与存储扩展阅读

缓存的状态数据只是主数据的快照，由于数据源可能被修改，所以状态数据就有会陈旧的特性。合理利用此特性和将数据陈旧的负面影响最小化是缓存状态数据的一个重要任务。

缓存介质从技术上划分，可以分成内存、硬盘文件、数据库三种。将缓存存储于内存中是最快的选择，无需额外的I/O开销，但是内存的缺点是没有持久化落地物理磁盘，一旦应用异常，重新启动数据很难或者无法复原。

缓存中可以存放的最大元素的数量，一旦缓存中元素数量超过这个值（或者缓存数据所占空间超过其最大支持空间），那么将会触发缓存启动清空策略根据不同的场景合理的设置最大元素值往往可以一定程度上提高缓存的命中率，从而更有效的时候缓存。

‘贰’ 缓存、内存、闪存的区别分别指什么样的东西

一、主体不同

1、缓存：是指访问速度比一般随机存取存储器（RAM）快的一种高速存储器

2、内存：是计算机中重要的部件之一，它是外存与CPU进行沟通的桥梁。

3、闪存：一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。

二、特点不同

1、缓存：不像系统主存那样使用DRAM技术，而使用昂贵但较快速的SRAM技术。

2、内存：内存的运行也决定了计算机的稳定运行。内存条是由内存芯片、电路板、金手指等部分组成的。

3、闪存：是一种特殊的、以宏块抹写的EPROM。闪存进行一次抹除，就会清除掉整颗芯片上的数据。

三、作用不同

1、缓存：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。

2、内存：作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。

3、闪存：是一种非易失性存储器，即断电数据也不会丢失。因为闪存不像RAM（随机存取存储器）一样以字节为单位改写数据，因此不能取代RAM。

‘叁’ 内存和缓存在一个地址空间里吗

在计算机系统的存储器体系结构中，内存与缓存之间存在着紧密的联系，它们共同构成了一种层次化的存储结构，以提升数据访问速度并优化资源利用。这一机制背后的核心原则是程序的局部性，即程序在执行过程中对数据的访问呈现出时间上的局部性和空间上的局部性。

具体而言，内存可以分为两类：高速缓存（Cache）与动态随机存取存储器（DRAM）。高速缓存作为DRAM的预读取区域，旨在提高程序执行效率。由于内存层次结构中，上层内存速度更快但容量有限，下层内存容量大但速度较慢，因此缓存机制的引入能够有效提升数据访问效率，减少内存访问延迟。

程序的局部性意味着，一旦访问了某个位置的数据，附近的数据更有可能被访问。根据这一特性，现代存储器体系结构通常遵循规则，每次取数据都从当前层向上逐级访问，直到达到L1缓存为止，并在每一层占据一个位置。这样的安排有助于提高数据访问的命中率，减少内存延迟。

虚拟地址空间与物理地址空间构成了现代操作系统中的一对概念。每个进程拥有独立的虚拟地址空间，通过内存管理单元（MMU）实现与物理地址空间的映射。MMU将虚拟地址转换为物理地址，CPU随后根据物理地址读取存储器体系结构中的内容。

页表作为虚拟地址到物理地址的映射机制，被存储在DRAM中。每个进程都维护着自己的页表，当虚拟地址对应的物理地址无效时，系统会通过页面调度从物理内存中获取相应的数据，同时更新页表项以确保虚拟地址的正确映射。对于物理地址有效的虚拟地址，访问过程直接在缓存或DRAM中进行，若数据在缓存中，访问效率更高。

简而言之，内存与缓存之间在存储器体系结构中并非位于同一空间，而是通过层次化的设计实现了数据访问的优化。这一机制不仅提升了程序执行效率，还有效管理了内存资源，确保了系统的高性能与稳定性。

‘肆’ 缓存和内存有什么区别

缓存和内存是计算机不同的组成部件。