現代的計算機的CPU的頻率比較高，相反硬盤的頻率和CPU相比就差的太遠了，CPU去硬盤上讀取數據耗費的週期比較多，CPU訪問核內的寄存器要比訪問硬盤快多了，為了解決這樣的矛盾，於是，就有了一箇中介設備，來緩解CPU和硬盤之間的速度差異，這個中介就是我們常說的內存，CPU去硬盤讀取數據時，這部分數據會存在內存中，下次cpu再去讀取相同的數據時，直接從內存中讀取，讀取內存的速度要比讀取硬盤的速度快，這樣就緩解了CPU和硬盤之間的速度差異性。
但是CPU的速度還是比內存快，於是，就提出了高速緩存的處理機制，會把經常使用的數據或者指令放在高速緩存中，這樣的話，當下次讀取相同的數據或者指令時，直接從高速緩存中讀取即可，cpu讀取高速緩存的速度要比讀取內存的速度快上幾個量級。
從上面我們知道，存儲器系統分為幾個層級，請看下圖：
圖1
L0 到 L6 代表著不同的層級，CPU訪問L0到L6，速度是越來越慢，原理就是上一層緩存下一層的數據，主要是緩存訪問頻率較高的數據，高速緩存主要緩存內存中的數據，內存緩存硬盤中的數據。例如：當向cpu發出讀取數據的指令時，cpu首先會檢查L0層中是否有該數據的緩存，如果L0中沒有，則L0會向L1層查詢，如果L1中沒有，則L1會向L2中進行查詢，依此類推。
緩存哪些數據，主要是依靠一下兩種的推斷：
1) 時間局部性
就是假設剛剛訪問的數據，有可能還會被訪問到，對於這類數據會將其加入緩存。
2) 空間局部性
就是假設剛剛訪問過的數據的相鄰地方的數據有可能也會被訪問，所以會將相鄰的數據加入到緩存。
基於這兩種特點，我們以後在編程中，儘量按照這兩種特點進行編程。
例如：對於二維數組，我們在掃描的時候，按照行掃描會優於按照列掃描的代碼。
數據在各個存儲器層次之間傳遞時，是以快為單位進行的，數據總是在第i層和i+1 層之間來回進行復制，當cpu需要訪問i+1層的數據m時，首先會先去第i層去查找是否有該m的緩存，如果在第i層查找到m時，則我們叫它緩存命中，如果沒有查找到m，我們稱為緩存沒命中，於是，cpu就會從第i+1層將數據m取到，然後加入到i層的緩存中。
有人會問，那麼數據在緩存中的格式是什麼樣的呢？下回進行分解，請關注我哦。
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