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Cache(缓存)
- 由 SRAM 构成,集成在 CPU 内部或与 CPU 封装在一起。
- 作用:利用程序访问的"时间/空间局部性",把 DRAM 里近期可能再用的指令/数据复制到速度高一个数量级的 SRAM 中,减少 CPU 等待 DRAM 的时间 。
- 典型层级:L1 → L2 → L3,容量 KB~几十 MB,延迟 1~30 个时钟周期。
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DRAM(Dynamic RAM,常缩写成 D-RAM)
- 主板上的"主存 / 内存条"。
- 容量大(GB 级),成本低,但需周期性刷新,访问延迟 100 ns 级,比 SRAM 慢 1~2 个量级 。
- 对 CPU 来说,它是 Cache 的"后备存储器(backing store)";当 Cache Miss 时才去访问 DRAM。
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System Cache(操作系统层面"系统缓存")
- 软件视角的缓存,例如 Linux 的 page cache、buffer cache。
- 仍然位于 DRAM 里,只是由 OS 而并非硬件把磁盘/文件的热门块留在内存,减少真正去读盘的次数 。
- 与 CPU 硬件 cache 处于不同层次:硬件 cache 在 "CPU ↔ DRAM" 之间;system cache 在 "DRAM ↔ 磁盘" 之间。
关系总结(自上而下)
CPU 寄存器
↓ 1~4 周期
L1/L2/L3 Cache(SRAM,硬件自动管理)
↓ 十几~几十周期
DRAM(主存,软件可见的物理内存;内含 OS 的 system cache 区域)
↓ 毫秒级
磁盘/SSD(持久存储)
因此:
- Cache 解决 "CPU 快、DRAM 慢" 的矛盾;
- DRAM 是 Cache 的直接后备;
- System cache 是 OS 在 DRAM 里再开辟的一块"磁盘缓存",与硬件 cache 并不冲突,而是位于不同层次的两次"缓存"行为。