Cache学习(一)：为什么需要Cache？ 多级架构

张开发
• 2026/4/7 18:52:53 • 15 分钟阅读

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Cache学习(一)：为什么需要Cache？ 多级架构
为什么需要Cache现代计算机系统主要包括四部分：处理器CPU、主存Memory、外设以及将它们串联起来的总线。CPU当然可以通过总线访问Memory，但是速度太慢了。以DDR为例，虽然听起来DDR目前的总线可以达到GHz，并且还是双沿读写（比如1600MHz DDR4，8bit读/写只需要2.5ns即可完成）。但是如果你了解DDR原理就知道，读写数据需要先预充电，等待预充完成，然后打开字线，等待位线感应出电压变化后才能真正进行读写。如果涉及换行，还需要重新预充电，更别提还要时不时刷新Memory以防数据丢失，一来二去所花时间要多得多。它不像SRAM由CMOS器件构成，一个1GHz的CPU在1ns就可以读出或写入想要的数据。DDR胜在容量大，价格低，而SRAM胜在速度快，但是价格高，如下图。图片来自：https://zhuanlan.zhihu.com/p/29523386459CPU需要不断地取址运算，不能等着DDR或者其他存储设备慢悠悠执行它们的操作，因此我们引入Cache。

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