0.10 缓存与寄存器

1. 缓存

cpu 在80年代提速很快，但是内存的增速很慢，这就会带来一定的访问内存的性能瓶颈(performance bottleneck)。随着时间推移，最终内存的价格降下来了。

这个问题谁来解决？缓存 cache （static memory）和 RAM（dynamic memory）打配合，完美解决。

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Intel® Core™ i7-11700 Processor 看L1缓存的速度 4000GB/S

2. 寄存器

CPU缓存和寄存器有什么关系？

CPU 缓存和寄存器都是计算机系统中用于提高数据访问速度的重要组件，但它们有不同的功能和特性，以下是它们之间的关系和区别：

功能不同：

• 寄存器（Registers）：寄存器是位于 CPU 内部的最快速的存储设备。它们用于存储 CPU 执行指令时需要的数据，如操作数和中间结果。寄存器可以直接在 CPU 中访问，因此访问速度非常快。CPU 通常有多个寄存器，如通用寄存器（用于一般目的计算）、专用寄存器（用于特定功能，如指令指针和堆栈指针）等。

• 缓存（Cache）：缓存是位于 CPU 和主内存之间的高速存储器。它用于存储最常用的主内存数据块的副本，以提高数据访问速度。缓存是以块的形式工作，一次可以加载多个连续的数据。缓存分为多级，通常有 L1 缓存、L2 缓存等，其中 L1 缓存最接近 CPU，速度最快。

访问速度不同：

• 寄存器：寄存器的访问速度非常快，几乎与 CPU 内部的时钟周期同步。

• 缓存：缓存的访问速度比主内存快，但比寄存器慢。尽管如此，由于缓存的存在，CPU 通常能够更快地获取数据，而不必每次都从主内存中读取。

容量不同：

• 寄存器：寄存器的数量通常有限，且容量非常小。它们主要用于存储临时数据。

• 缓存：缓存的容量相对较大，可以存储多个数据块，每个数据块可能包含多个字节或字。

用途不同：

• 寄存器：寄存器用于存储 CPU 执行指令时的数据和状态信息，如算术操作的操作数、循环计数器等。

• 缓存：缓存用于存储主内存中的数据块，以减少 CPU 访问主内存的延迟。缓存是一种更高级别的内存层次结构。