CPU（Central Processing Unit，中央處理器）

內(nèi)存（Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲器）

緩存（Cache）

CPU、內(nèi)存和緩存之間有著密切的關(guān)系，它們共同構(gòu)成了計算機(jī)系統(tǒng)的核心部分，CPU和內(nèi)存都具有相應(yīng)的速率和帶寬。在配置電腦過程中，根據(jù)CPU的速率和帶寬，來搭配相應(yīng)速率和帶寬的內(nèi)存會直接影響整機(jī)的性能，如果搭配不當(dāng)往往會浪費(fèi)CPU或內(nèi)存的性能。

一、CPU是計算機(jī)的主要處理器，它執(zhí)行指令并進(jìn)行算術(shù)、邏輯和控制操作。它是計算機(jī)的"大腦"，負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)和執(zhí)行各種任務(wù)。

二、內(nèi)存是計算機(jī)中的一種存儲設(shè)備，用于臨時存儲和讀取數(shù)據(jù)。CPU從內(nèi)存中讀取指令和數(shù)據(jù)，并將計算結(jié)果寫回內(nèi)存。內(nèi)存的大小決定了計算機(jī)可以同時處理的數(shù)據(jù)量。

(1）內(nèi)存用于暫時存放CPU中的運(yùn)算數(shù)據(jù)，以及與硬盤等外部存儲器交換的數(shù)據(jù)。它是外存與CPU進(jìn)行溝通的橋梁，內(nèi)存的運(yùn)行決定計算機(jī)整體運(yùn)行快慢。

(2）緩沖區(qū)（Buffer）是內(nèi)存空間的一部分，在內(nèi)存中預(yù)留了一定的存儲空間，用來暫時保存輸入和輸出等I/O操作的數(shù)據(jù)，這部分預(yù)留的空間就叫做緩沖區(qū)，且緩沖區(qū)是有大小的。 為了達(dá)到最佳的磁盤操作效率，可以把需要寫入到磁盤的數(shù)據(jù)先在緩沖區(qū)中緩存起來，在緩沖區(qū)滿了的時候才真正寫入到磁盤中，這樣就可以減少磁盤IO次數(shù)。

三、緩存是位于CPU和內(nèi)存之間的一種高速存儲器。它的目的是加快CPU對數(shù)據(jù)的訪問速度。由于內(nèi)存的訪問速度比CPU慢得多，緩存的存在可以減少CPU等待數(shù)據(jù)的時間。緩存分為多級，通常包括一級緩存（L1 Cache）、二級緩存（L2 Cache）和三級緩存（L3 Cache）。它們按照容量和訪問速度遞減的方式排列，以提供更快的數(shù)據(jù)訪問。

(1）內(nèi)存緩存(from memory cache)：將編譯解析后的文件，直接存入該進(jìn)程的內(nèi)存中，占據(jù)該進(jìn)程一定的內(nèi)存資源，以方便下次運(yùn)行使用時的快速讀取，一旦該進(jìn)程關(guān)閉，則該進(jìn)程的內(nèi)存則會清空。

(2）硬盤緩存(from disk cache)：將緩存寫入硬盤文件中，讀取緩存需要對該緩存存放的硬盤文件進(jìn)行I/O操作，然后重新解析該緩存內(nèi)容，讀取復(fù)雜，速度比內(nèi)存緩存慢。

Q：為什么要引入緩沖區(qū)？
高速設(shè)備與低速設(shè)備的不匹配，勢必會讓高速設(shè)備花時間等待低速設(shè)備，因此需要在這兩者之間設(shè)立一個緩沖區(qū)。
Q：緩存（cache）與緩沖(buffer)的主要區(qū)別？
Buffer的核心作用是用來緩沖，緩和沖擊。Cache的核心作用是加快取用的速度。簡單來說就是buffer偏重于寫，而cache偏重于讀。

1.容量與速度
容量：網(wǎng)絡(luò)存儲(云存儲)>硬盤>內(nèi)存>緩存>寄存器
速度：寄存器>緩存>內(nèi)存>硬盤>網(wǎng)絡(luò)存儲(云存儲)
在理論上，物理內(nèi)存太大反而會減慢速度，因?yàn)樗黾恿藢ぶ返臅r間。
2.緩存是為了解決CPU速度和內(nèi)存速度的速度差異問題

CPU存取數(shù)據(jù)的速度非常的快，一秒鐘能夠存取、處理十億條指令和數(shù)據(jù)（術(shù)語：CPU主頻1G），而內(nèi)存就慢很多，快的內(nèi)存能夠達(dá)到幾十兆就不錯了，可見兩者的速度差異是多么的大 。
內(nèi)存中被CPU訪問最頻繁的數(shù)據(jù)和指令被復(fù)制入CPU中的緩存，這樣CPU只要到緩存中去取就行了，而緩存的速度要比內(nèi)存快很多 。
這里要特別指出的是：
1.因?yàn)榫彺嬷皇莾?nèi)存中少部分?jǐn)?shù)據(jù)的復(fù)制品，所以CPU到緩存中尋找數(shù)據(jù)時，也會出現(xiàn)找不到的情況（因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)沒有從內(nèi)存復(fù)制到緩存中去），這時CPU還是會到內(nèi)存中去找數(shù)據(jù)，這樣系統(tǒng)的速度就慢下來了，不過CPU會把這些數(shù)據(jù)復(fù)制到緩存中去，以便下一次不要再到內(nèi)存中去取。
2.因?yàn)殡S著時間的變化，被訪問得最頻繁的數(shù)據(jù)不是一成不變的，也就是說，剛才還不頻繁的數(shù)據(jù)，此時已經(jīng)需要被頻繁的訪問，剛才還是最頻繁的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在又不頻繁了，所以說緩存中的數(shù)據(jù)要經(jīng)常按照一定的算法來更換，這樣才能保證緩存中的數(shù)據(jù)是被訪問最頻繁的。

3.關(guān)于一級緩存和二級緩存

RAM和ROM相對的，RAM是帶電存儲，即斷電信息就消失，ROM則不受影響。
RAM又分兩種， 一種是靜態(tài)RAM，SRAM；一種是動態(tài)RAM，DRAM。前者的存儲速度要比后者快得多，我們現(xiàn)在使用的內(nèi)存一般都是動態(tài)RAM。 緩存通常都是靜態(tài)RAM，速度是非常的快， 但是靜態(tài)RAM集成度低（存儲相同的數(shù)據(jù)，靜態(tài)RAM的體積是動態(tài)RAM的6倍）， 價格高（同容量的靜態(tài)RAM是動態(tài)RAM的四倍）， 但是為了提高系統(tǒng)的性能和速度，我們必須要擴(kuò)大緩存， 這樣就有了一個折中的方法，不擴(kuò)大原來的靜態(tài)RAM緩存，而是增加一些高速動態(tài)RAM做為緩存， 這些高速動態(tài)RAM速度要比常規(guī)動態(tài)RAM快，但比原來的靜態(tài)RAM緩存慢， 我們把原來的靜態(tài)ram緩存叫一級緩存，而把后來增加的動態(tài)RAM叫二級緩存。
一級緩存和二級緩存中的內(nèi)容都是內(nèi)存中訪問頻率高的數(shù)據(jù)的復(fù)制品（映射），它們的存在都是為了減少高速CPU對慢速內(nèi)存的訪問。
通常CPU找數(shù)據(jù)或指令的順序是：先到一級緩存中找，找不到再到二級緩存中找，如果還找不到就只有到內(nèi)存中找了。隨著單個CPU中核數(shù)的增加，未來甚至可能會出現(xiàn)更多層級的緩存。

當(dāng)CPU需要讀取數(shù)據(jù)時，首先會檢查緩存中是否有所需的數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)位于緩存中（命中緩存），CPU可以立即訪問它，這樣可以極大地提高數(shù)據(jù)的讀取速度。如果數(shù)據(jù)不在緩存中（未命中緩存），CPU必須從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，這會導(dǎo)致較長的延遲。

緩存的存在使得CPU能夠更有效地利用內(nèi)存的數(shù)據(jù)，并減少對內(nèi)存的頻繁訪問。較大的緩存可以容納更多的數(shù)據(jù)，提高命中率，從而進(jìn)一步提高計算機(jī)的性能。

總結(jié)起來，CPU、內(nèi)存和緩存之間的關(guān)系可以概括為：CPU是計算機(jī)的處理器，內(nèi)存是用于存儲數(shù)據(jù)的設(shè)備，緩存則是位于CPU和內(nèi)存之間的高速存儲器，用于提高數(shù)據(jù)的讀取速度。它們共同協(xié)作，以提供高效的計算機(jī)性能。

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