Cache,即 高速缓冲存储器,是一种特殊的存储器子系统,用于存储CPU频繁访问的数据,以加速数据访问速度。Cache通常位于CPU和主存(RAM)之间,由Cache存储部件和Cache控制部件组成。Cache存储部件一般采用与CPU同类型的半导体存储器件,存取速度比内存快几倍甚至十几倍。而Cache控制器部件则包括主存地址寄存器、Cache地址寄存器、主存—Cache地址变换部件及替换控制部件等。
Cache的主要作用是解决CPU与主存之间速度不匹配的问题。由于CPU的处理速度远快于主存的访问速度,使用Cache可以存储CPU最近使用过的指令和数据,当CPU再次访问这些数据时,可以直接从Cache中获取,而不需要访问主存,从而大大提高了数据访问的速度。
Cache通常分为不同的级别,如L1 Cache、L2 Cache等。L1 Cache通常集成在CPU内部,分为数据Cache和指令Cache,用于存储CPU最近使用过的指令和数据。L2 Cache则位于CPU外部,容量较大,速度较慢,用于存储不常访问的数据。
通过使用Cache,可以显著提高计算机系统的整体性能,尤其在处理大量数据和高频率运算时。然而,Cache的容量有限,且其性能受到替换算法等因素的影响。