Cache–高速缓存（相联存储器）

CPU中的寄存器和内存对比的话，其容量和速度差距是非常大的，因此在这种速度容量不匹配的情况下，在二者之间插入了一个折中的存储器，速度和容量是二者折中，从而解决CPU和内存速度容量不匹配的问题，这就是Cache的来源。

Cache也叫做高速缓存，我们目前在软考体系中，缓存只了解CPU和内存之间的缓存。而每一级结构或者每两级及结构都是可以去插入一个缓存的，但是目前考试所涉及的一般指CPU和内存之间的缓存——高速缓存，大小级别和主存不能比，主存目前主流的是16G，而Cache的单位是M。

Cache特点

• Cache的功能：提高CPU数据输入输出的效率，突破冯·诺依曼瓶颈，即CPU与存储系统间数据传送带宽限制。
• 在计算机的存储系统体系中，Cache访问速度最快的层次(是除了寄存器之外最快的，而寄存器划分在CPU里，因此单提到存储系统体系，Cache是最快的)。
• Cache对程序员来说是透明的，Cache相关的一些地址、映射关系都是由硬件直接完成的，与程序员无关。
• 使用Cache改善系统性能的依据是程序的局部性原理，包括时间局部性和空间局部性

Cache改善系统性能局部性原理

• 时间局部性：指程序中的某条指令一旦执行，不久以后该指令可能再次执行，典型原因是由于程序中存在着大量的循环操作
• 空间局部性：指一旦程序访问了某个存储单元，不久以后，其附近的存储单元也将被访问，即程序在一段时间内所访问的地址可能集中在一定的范围内，其典型情况是程序顺序执行。比如读取连续的数组A1，将所有数组读到Cache中，然后你下一步操作可能是读取A2，这样就不需要再次从内存中获取数据，而是直接在Cache中读取，速度会比内存快
• 工作集理论：工作集是进程运行时被频繁访问的页面集合

如果以h代表对Cache的访问命中率，t1表示Cache的周期事件，t2表示主存储器周期时间，以读操作为例，使用“Cache+主存储器”的系统的平均周期为t3，则：
$$t3=h\times t1+(1-h)\times t2$$
其中，(1-h)又称为失效率(未命中率)。

Cache的访问命中率一般在90%以上，Cache的访问命中率与Cache的替换算法有关系，这里容易误导，
比如说算法的时间复杂度是影响Cache命中率的主要原因，这句话是不对的

时间复杂度最多是影响时间效率，而关键原因是Cache的替换算法，而不是它其中的某一项，可能是很多项。
比如追女生，把你拒绝了，它拒绝的是你这个人，换一个不同身高的可能答应了，换一个不同发型的也可能答应了，所以这个结果不是说身高和发型导致的，是人的问题，不能说是某个因素的问题。