在計算機硬體當中，主要有運算器，控制器，儲存器，輸入輸出裝置幾種。儲存器大致有快取記憶體（cache），記憶體，輔存這樣的體系架構.而cpu在工作時，主要從記憶體中獲取指令或資料進行操作，而快取存在於cpu與記憶體之間，是乙個小容量，高速的儲存器。
一。 為什麼會有快取的存在呢？原因大概有兩點：
2.隨著積體電路發展，cpu執行速度越來越快，而記憶體的發展遠遠跟不上cpu，兩者之間速度差異過大會影響到效率。我們很自然的想到可以在兩者之間新增乙個快取，快取速度高於記憶體而低於cpu，快取提取記憶體資料，cpu訪問快取，這樣可以提公升效率。
二。快取基本原理
快取處於記憶體與cpu之間，不斷在兩者之間交換資料。cpu與快取交換資料以位元組為單位，而記憶體與快取交換資料以塊為單位。任何時刻都會有一些記憶體塊存在於快取中。當cpu欲訪問記憶體中某位元組時，會先去到快取中尋找。這時就會有兩種情況：
1.所需要的字在快取當中，這種情況稱為快取命中。
2.所需要的字不在快取中，成為快取未命中。
若快取命中，則此字立刻傳送給cpu。不命中時，則從記憶體讀出送到cpu，並且把含有這個位元組的整個資料塊送到快取。
針對區域性性原理來看，計算機在向快取新增資料時，總是把這個資料周圍整個資料塊調到快取中，這很好的運用區域性性原理，所以較大提公升效率。
三。替換策略
快取工作時盡量要求它儲存最新的資料，對此需要經常呼叫新的主存塊到快取當中，但是快取容量很小，所以經常需要把舊的主存塊調離快取。這時究竟調離哪個主存塊，這就涉及到了替換策略：
1.最不經常使用（lfu）演算法
將一段時間內被訪問次數最少的資料塊換出。為此，每行設定乙個計數器。新行建立後從0開始計數，每訪問一次，則該行計數器加一。當需要替換時，對各行計數器進行比較，計數器值最小的那行換出，同時將此行計數器清零。
2.近期最少使用（lru）演算法
將近期內長久未被訪問過的行換出。為此，每行也設定乙個計數器，快取每命中一次，命中行計數器清零，其他各行計數器加一。當需要替換時，比較各行計數器的值，將計數器值最大的行換出。這種方法保護了剛被調入的新資料行。
3.隨機替換
這種方法完全是隨機選取，但會降低快取命中率。
四。快取的寫操作策略
快取的內容只是記憶體部分內容的拷貝，因此要與記憶體內容保持一致，但cpu對快取的寫入更改了快取內容，如何與記憶體內容保持一致呢？這裡有如下三種策略：
1.寫回法
當快取命中時，只修改快取內容，而不立即寫入主存。只有此行被換出時才寫回主存。這樣使得多次寫操作都在快取中完成，只在替換時才寫會速度較慢的記憶體，減少了訪問記憶體的次數。為了實現這個策略，每乙個快取行必須配備乙個修改位，以反映此行是否被修改過。當某行被換出時，根據其修改位是0還是1，來決定是否將此行內容寫回記憶體。
2.全寫法
當對快取進行寫操作時，快取與記憶體同時發生了寫修改，較好的維護了快取與記憶體內容一致性。當快取未命中，只向記憶體寫入。此策略缺點是，cpu對主存的寫操作太慢，降低了效率。
3.寫一次法
這是對寫回法與全寫法的綜合：寫命中與寫未命中的處理方法與寫回法相同，只是第一次寫命中時要同時寫入記憶體。
總結：快取的引入極大提高了計算機執行速度。當然，在快取與cpu之間，還有暫存器，這比快取還要快，這裡不再贅述。
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