高速缓存存储器

高速缓存是一种高速存储器，虽然体积较小，但比主存储器(RAM)快。 CPU可以比主存储器更快地访问它。因此，它可用于与高速CPU同步并改善其性能。

高速缓存只能由CPU访问。它可以是主存储器的保留部分，也可以是CPU外部的存储设备。它保存CPU经常使用的数据和程序。因此，可以确保每当CPU需要此数据时，该数据立即可供CPU使用。换句话说，如果CPU在高速缓存中找到了所需的数据或指令，则不需要访问主存储器(RAM)。因此，通过充当RAM和CPU之间的缓冲区，它可以加快系统性能。

高速缓存的类型：

L1：这是高速缓存存储器的第一级，称为1级高速缓存或L1高速缓存。在这种类型的高速缓存存储器中，CPU本身内部存在少量存储器。如果CPU具有四个核心(四核心cpu)，则每个核心将具有自己的1级缓存。由于此内存存在于CPU中，因此它可以与CPU相同的速度工作。该内存的大小在2KB到64KB之间。 L1高速缓存还具有两种类型的高速缓存：指令高速缓存(用于存储CPU所需的指令)和数据高速缓存(用于存储CPU所需的数据)。

L2：此高速缓存称为2级高速缓存或L2高速缓存。该2级高速缓存可能位于CPU内部或CPU外部。 CPU的所有内核都可以拥有自己的单独的2级缓存，或者它们之间可以共享一个L2缓存。如果它在CPU外部，则通过高速总线与CPU连接。此高速缓存的内存大小在256 KB到512 KB之间。在速度方面，它们比L1缓存慢。

L3：称为3级缓存或L3缓存。此高速缓存并非在所有处理器中都存在。一些高端处理器可能具有这种类型的缓存。该缓存用于增强1级和2级缓存的性能。它位于CPU外部，并由CPU的所有内核共享。它的内存大小从1 MB到8 MB不等。尽管它比L1和L2缓存慢，但比随机存取存储器(RAM)快。

高速缓存如何与CPU一起工作?

当CPU需要数据时，首先，它会在L1缓存中查找。如果在L1中找不到任何内容，它将在L2高速缓存中查找。如果再次出现，它在L2缓存中找不到数据，而是查找L3缓存。如果在缓存中找到数据，则称为缓存命中。相反，如果在缓存内找不到数据，则称为缓存未命中。

如果数据在任何高速缓存中均不可用，它将在随机存取存储器(RAM)中查找。如果RAM也没有数据，则它将从硬盘驱动器中获取该数据。

因此，当第一次启动计算机或第一次打开应用程序时，缓存或RAM中的数据不可用。在这种情况下，CPU直接从硬盘驱动器获取数据。此后，当您启动计算机或打开应用程序时，CPU可以从高速缓存或RAM中获取该数据。