缓存（内存缓存，硬盘缓存） 内存与存储 闪存

CPU缓存（Cache Memory）位于CPU与内存之间的临时存储器，，它存在于CPU中，它的容量比内存小但交换速度快。在CPU中加入缓存是一种高效的处理方法，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的高速度，又有内存的大容量的存储系统（System）了。

缓存是为了处理CPU速度和内存速度的速度差异问题。内存中被CPU访问最频繁的数据和指令被拷贝入CPU中的缓存。CPU存取数据的速度非常的快，一秒钟能够存取、处理十亿条指令和数据（术语：CPU主频1G），而内存就慢很多，快的内存能够达到几十兆就不错了，可见两者的速度差异是多么的大。

缓存的工作原理是当CPU要读取1个数据时，首先从缓存中查找，假如找到就立即读取并送给CPU处理；假如没有找到，就使用相对慢的速度从内存中读取并送给CPU处理，同时把这样个数据所在的数据块调入缓存中，能以使得以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调使用内存。CPU读取数据的顺序是先缓存后内存。

一级缓存和二级缓存 RAM和ROM相对的，RAM是掉电以后，其中的信息就消失那一种，ROM在掉电以后信息也不太会消失那一种。 RAM又分两种，一种是静态RAM，SRAM；一种是动态RAM，DRAM。前者的存储速度要比后者快得多，我们目前使用的内存一般都是动态RAM。有的菜鸟就说了，为了增加系统（System）的速度，把缓存扩大不就行了吗，扩大的越大，缓存的数据越多，系统（System）不就越快了吗？缓存通常都是静态RAM，速度是非常的快， 能是静态RAM集成度低（存储相同的数据，静态RAM的体积是动态RAM的6倍）， 价钱高（同容量的静态RAM是动态RAM的四倍）， 由此能以见，扩大静态RAM作为缓存是1个非常愚蠢的行为， 能是为了提高系统（System）的性能和速度，我们必须要扩大缓存， 这样个样个就有了1个折中的方法，不扩大原来的静态RAM缓存，而是增加多个高速动态RAM做为缓存， 这样个样个些高速动态RAM速度要比常规动态RAM快，但比原来的静态RAM缓存慢， 我们把原来的静态ram缓存叫一级缓存，而把之后增加的动态RAM叫二级缓存。一级缓存和二级缓存中的内容都是内存中访问频率高的数据的拷贝品（映射），它们的存在都是为了减少高速CPU对慢速内存的访问。 通常CPU找数据或者指令的顺序是：先到一级缓存中找，找不到再到二级缓存中找，假如还找不到就仅有到内存中找了。

硬盘缓存（Cache memory）是硬盘控制器上的一块内存芯片，具有极快的存取速度，它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同，缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素，能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据，如果有大缓存，则可以将那些零碎数据暂存在缓存中，减小外系统的负荷，也提高了数据的传输速度。

硬盘的缓存主要起三种作用：一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时，硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中（由于硬盘上数据存储时是比较连续的，所以读取命中率较高），当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候，硬盘则不需要再次读取数据，直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了，由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度，所以能够达到明显改善性能的目的；二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后，并不会马上将数据写入到盘片上，而是先暂时存储在缓存里，然后发送一个“数据已写入”的信号给系统，这时系统就会认为数据已经写入，并继续执行下面的工作，而硬盘则在空闲（不进行读取或写入的时候）时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升，但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电，那么这些数据就会丢失。对于这个问题，硬盘厂商们自然也有解决办法：掉电时，磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域，等到下次启动时再将这些数据写入目的地；第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候，某些数据是会经常需要访问的，硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中，再次读取时就可以直接从缓存中直接传输

内存与储存的差别：大多数人常将内存 (Memory) 与储存空间 (Storage) 两个名字混为一谈 , 尤其是在谈到两者的容量的时候 内存是指 (Memory) 计算机中所安装的随机存取内存的容量；储存 (Storage) 是指计算机内硬盘的容量 另一个内存与储存最重要的差别在于 : 储存于硬盘中的信息在关机后能够保持完整，但任何储存在内存中的数据在计算机关机后便会全部流失。

闪存(Flash Memory)是一种长寿命的非易失性(在断电情况下仍能保持所存储的数据信息)的存储器，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位，区块大小一般为256KB到20MB。闪存是电子可擦除只读存储器（EEPROM）的变种，EEPROM与闪存不同的是，它能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，这样闪存就比EEPROM的更新速度快。闪存分类：U盘、CF卡、SM卡、SD/MMC卡、记忆棒、XD卡、MS卡、TF卡

还有缓存分为三级的说法： L1Cache(一级缓存)是CPU第一层高速缓存，分为数据缓存和指令缓存。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大，不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。一般服务器CPU的L1缓存的容量通常在32—256KB。 L2Cache(二级缓存)是CPU的第二层高速缓存，分内部和外部两种芯片。内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的二级缓存则只有主频的一半。L2高速缓存容量也会影响CPU的性能，原则是越大越好，现在家庭用CPU容量最大的是512KB，而服务器和工作站上用CPU的L2高速缓存更高达256-1MB，有的高达2MB或者3MB。 L3Cache(三级缓存)，分为两种，早期的是外置，现在的都是内置的。而它的实际作用即是，L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能。而在服务器领域增加L3缓存在性能方面仍然有显著的提升。比方具有较大L3缓存的配置利用物理内存会更有效，故它比较慢的磁盘I/O子系统可以处理更多的数据请求。具有较大L3缓存的处理器提供更有效的文件系统缓存行为及较短消息和处理器队列长度。 其实最早的L3缓存被应用在AMD发布的K6-III处理器上，当时的L3缓存受限于制造工艺，并没有被集成进芯片内部，而是集成在主板上。在只能够和系统总线频率同步的L3缓存同主内存其实差不了多少。后来使用L3缓存的是英特尔为服务器市场所推出的Itanium处理器。接着就是P4EE和至强MP。Intel还打算推出一款9MBL3缓存的Itanium2处理器，和以后24MBL3缓存的双核心Itanium2处理器。 但基本上L3缓存对处理器的性能提高显得不是很重要，比方配备1MBL3缓存的XeonMP处理器却仍然不是Opteron的对手，由此可见前端总线的增加，要比缓存增加带来更有效的性能提升。