知道硬盘很慢，没想到比CPU Cache慢10000000倍( 二 ) 作者丨小林coding前言大家如果想自己组

寄存器；
CPU Cache；

L1-Cache；
L2-Cache；
L3-Cahce；

内存；
SSD/HDD 硬盘

寄存器最靠近 CPU 的控制单元和逻辑计算单元的存储器，就是寄存器了，它使用的材料速度也是最快的，因此价格也是最贵的，那么数量不能很多。
存储器的数量通常在几十到几百之间，每个寄存器可以用来存储一定的字节（byte）的数据。比如：

32 位 CPU 中大多数寄存器可以存储 4 个字节；
64 位 CPU 中大多数寄存器可以存储 8 个字节。

寄存器的访问速度非常快，一般要求在半个 CPU 时钟周期内完成读写， CPU 时钟周期跟 CPU 主频息息相关，比如 2 GHz 主频的 CPU ，那么它的时钟周期就是 1/2G ，也就是 0.5ns（纳秒）。
CPU 处理一条指令的时候，除了读写寄存器，还需要解码指令、控制指令执行和计算。如果寄存器的速度太慢，则会拉长指令的处理周期，从而给用户的感觉，就是电脑「很慢」。
CPU CacheCPU Cache 用的是一种叫 SRAM（Static Random-Access Memory ，静态随机存储器）的芯片。
SRAM 之所以叫「静态」存储器，是因为只要有电，数据就可以保持存在，而一旦断电，数据就会丢失了。
在 SRAM 里面，一个 bit 的数据，通常需要 6 个晶体管，所以 SRAM 的存储密度不高，同样的物理空间下，能存储的数据是有限的，不过也因为 SRAM 的电路简单，所以访问速度非常快。
CPU 的高速缓存，通常可以分为 L1、L2、L3 这样的三层高速缓存，也称为一级缓存、二次缓存、三次缓存。

文章插图
L1 高速缓存L1 高速缓存的访问速度几乎和寄存器一样快，通常只需要 2~4 个时钟周期，而大小在几十 KB 到几百 KB 不等。
每个 CPU 核心都有一块属于自己的 L1 高速缓存，指令和数据在 L1 是分开存放的，所以 L1 高速缓存通常分成指令缓存和数据缓存。
在 Linux 系统，我们可以通过这条命令，查看 CPU 里的 L1 Cache 「数据」缓存的容量大小：
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/size32K而查看 L1 Cache 「指令」缓存的容量大小，则是：
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index1/size32KL2 高速缓存L2 高速缓存同样每个 CPU 核心都有，但是 L2 高速缓存位置比 L1 高速缓存距离 CPU 核心更远，它大小比 L1 高速缓存更大， CPU 型号不同大小也就不同，通常大小在几百 KB 到几 MB 不等，访问速度则更慢，速度在 10~20 个时钟周期。
在 Linux 系统，我们可以通过这条命令，查看 CPU 里的 L2 Cache 的容量大小：
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index2/size256KL3 高速缓存L3 高速缓存通常是多个 CPU 核心共用的，位置比 L2 高速缓存距离 CPU 核心更远，大小也会更大些，通常大小在几 MB 到几十 MB 不等，具体值根据 CPU 型号而定。
访问速度相对也比较慢一些，访问速度在 20~60个时钟周期。
在 Linux 系统，我们可以通过这条命令，查看 CPU 里的 L3 Cache 的容量大小：
$ cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index3/size 3072K内存内存用的芯片和 CPU Cache 有所不同，它使用的是一种叫作 DRAM （Dynamic Random Access Memory ，动态随机存取存储器）的芯片。
相比 SRAM ， DRAM 的密度更高，功耗更低，有更大的容量，而且造价比 SRAM 芯片便宜很多。