1.5 高速缓存
系统花费了大量的时间把信息从一个地方挪至另一个地方。如：hello程序的机器指令最初存放在磁盘上，当程序加载时，它们被复制到主存；当处理器运行程序时，指令有从主存复制到处理器上。相似的，数据串"hello,world\n"开始在磁盘上，然后被复制到主存，最后从主存被复制到显示设备。这些复制就是开销，减慢了程序"真正"的工作。
根据机械原理，较大的存储设备比较小的存储设备运行的慢，而快速设备的造价远高于同类的低速设备。如：磁盘驱动器比主存大1000倍，但处理器从磁盘上读一个字比从主存上读一个字，开销要大1000万倍。类似的，寄存器也比主存快。
针对这种处理器与主存之间的差异，设计者采用了更小更快的设备，称为高速缓存存储器，作为暂时的集结区域，存放处理器近期可能会需要的信息。
高速缓存存储器
位于处理器芯片上的L1高速缓存的容量可达到数万字节，访问速度几乎和访问寄存器文件一样快。L2高速缓存容量为数十万到数百万字节，通过一条特殊总线连接到处理器。进程访问L2高速缓存的时间要比访问L1高速缓存的时间长5倍，但这仍比访问主存的时间快5～50倍。L1和L2高速缓存是用一种叫做静态随即访问存储器(SRAM)的硬件技术实现的。新的、处理能力更强大的系统甚至有3级高级缓存：L1、L2、L3。系统可获得一个很大的存储器，同时访问速度也很快，原因时利用了高速缓存的局部性原理，即程序具有访问局部区域里的数据和代码的趋势。通过让高速缓存存放可能经常访问的数据，大部分的内存操作都能在快速的高速缓存中完成。可利用高速缓存将程序的性能提高一个数量级。
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