缓存、内存、虚拟内存分析

详见：http://blog.yemou.net/article/query/info/tytfjhfascvhzxcytpo4

许多人认为，“缓存”是内存的一部分，许多技术文章都是这样教授的，事实上这么说是不正确的。

其实，缓存是CPU的一部分，它存在于CPU中

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

缓存是为了解决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复制入CPU中的缓存，这样CPU就可以不经常到象“蜗牛”一样慢的内存中去取数据了，CPU只要到缓存中去取就行了，而缓存的速度要比内存快很多

这里要特别指出的是：
1.因为缓存只是内存中少部分数据的复制品，所以CPU到缓存中寻找数据时，也会出现找不到的情况（因为这些数据没有从内存复制到缓存中去），这时CPU还是会到内存中去找数据，这样系统的速度就慢下来了，不过CPU会把这些数据复制到缓存中去，以便下一次不要再到内存中去取。

2.因为随着时间的变化，被访问得最频繁的数据不是一成不变的，也就是说，刚才还不频繁的数据，此时已经需要被频繁的访问，刚才还是最频繁的数据，现在又不频繁了，所以说缓存中的数据要经常按照一定的算法来更换，这样才能保证缓存中的数据是被访问最频繁的

3.关于一级缓存和二级缓存
为了分清这两个概念，我们先了解一下RAM（随即访问存储器）

ram和ROM（只读存储器）相对的，RAM是掉电以后，其中才信息就消失那一种，ROM在掉电以后信息也不会消失那一种

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，我们现在使用的内存一般都是动态RAM。

有的人就说了，为了增加系统的速度，把缓存扩大不就行了吗，扩大的越大，缓存的数据越多，系统不就越快了吗

缓存通常都是静态RAM，速度是非常的快，

但是静态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），

价格高（同容量的静态RAM是动态RAM的四倍），

由此可见，扩大静态RAM作为缓存是一个非常愚蠢的行为，

但是为了提高系统的性能和速度，我们必须要扩大缓存，

这样就有了一个折中的方法，不扩大原来的静态RAM缓存，而是增加一些高速动态RAM做为缓存，

这些高速动态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，而把后来增加的动态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复制品（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，如果还找不到就只有到内存中找了

   什么叫虚拟内存，它与缓存有什么异同呢 虚拟内存是WINDOWS操作系统用来管理内存的一种方法，虚拟内存说穿了就是把内存中的信息分出去一部分存在硬盘上，这样从表面上看就扩大了内存容量（难怪内存中存了这么多东西，原来有一部分被转到了硬盘上），我们知道内存中存有很多数据和指令，但是这些数据和指令被访问的频率是不同的，有些要被经常访问，有些却被CPU冷落WINDOWS 是个落井下石的坏东西，它大声的说：既然你们被CPU冷落了，干脆把你们打入冷宫吧。于是这些被访问频率低或者不被访问的数据从内存中被赶到了硬盘上。但WINDOWS并非铁石心肠，它还说：如果CPU需要访问你们时，我就把你们送入内存，如果你们更加热门的时候，就可能被CPU带入缓存，如果你们被重新冷落时，我就会无情的把你们再打入冷宫。   而那个冷宫就是硬盘上的虚拟内存。如果你刚才还不知道什么是虚拟内存是什么东西时，那么现在呢？   我还看到有些网友问：虚拟内存和缓存有什么区别呢，它们的原理都是局部时间内被访问的内存地址具有局部性。 
    现在我们来看看它们的区别：
    1.缓存是一种硬件，是CPU的一部分；而虚拟内存并不是一种硬件，而是存在于硬盘上的一个文件，是根据WINDOWS的要求生成的（二者中的信息都是随时变化的） 
    2.缓存的目的是加快系统的速度，而虚拟内存技术是为了使更多的程序能够在有限的内存中运行。