如果CPU缓存足够大的话，是不是可以把系统装进缓存里？

Answer 1

把系统放进CPU缓存是不可能的，因为CPU中的一二三级缓存是SRAM存储结构，这也属于一种RAM随机存取存储器，SRAM只要通电里边的数据就一直会在，但是一旦断电以后里面的数据也没了，这样只要电脑断电或者关机操作系统的文件就会被彻底删除，下次开机也就无法使用系统了。

CPU缓存使用的SRAM的特点就是速度快，而且从一级缓存到三级缓存速度依次递减，容量依次增大，但是CPU缓存最大的缺点就是结构复杂，成本高，占用面积大（一个SRAM需要六个MOSFET），因此我们看到CPU发展几十年来，一二级缓存的容量都保持的非常小，尽管现在有了更大的三级缓存，但是加起来最多也就几十Mb，远远放不下一个操作系统。

当然，为了保证CPU的速度，CPU内部缓存的速度都是非常快的，属于目前速度最快的存储介质，如果能把操作系统安装在缓存里可以获得非常快的运行速度，可惜无论是技术原理还是容量上都无法做到，即使是在未来许多年以后也做不到，所以目前提高系统性能最好的办法还是把系统安装在SSD固态硬盘里，期待未来闪存芯片的性能可以提高到内存的水平吧！

Answer 2

不考虑经济性也就是钱的问题，以现在的技术能力，确实可以制造出能装下系统的CPU缓存，但是请相信我，你把系统装进CPU缓存后，结果会让你怀疑人生。

先说缓存（Cache）。缓存是分级的，在手机SOC芯片的CPU中，一般有三级缓存，分别是L1、L2、L3，都是由晶体管构成，区别在于晶体管的多少、大小和复杂程度，但肯定是速度快的缓存，晶体管数量更少、复杂程度更高，更耗电。

那么SOC芯片中，缓存有多大呢？下图是骁龙845的内核X光照片，CPU的三级缓存也就是L3 Cache被我圈出来了，面积占了整个芯片的大约1/70，容量有2MB。

我们假设都将安卓8.0系统装到L3 Cache中。安卓8.0系统大约有1.8GB左右，也就是1800MB，是骁龙845的CPU的L3 Cache的900倍，而L3 Cache的面积大约是整个845芯片的1/70，也就是0.34平方毫米（估算，数字不一定精确，见谅），容量扩大到1.8GB的话，面积大约为304平方毫米，相当于长3.04厘米，宽1厘米，不算夸张啊。考虑到手机还要装应用，流畅运行还要有空闲空间，因此缓存容量至少还要再加1.8GB，总容量达到3.6GB，面积大约为608平方毫米，相当于长3.04厘米，宽2厘米。

芯片封装后才能使用，封装后的面积至少要增加50%，也就是说3.6GB的缓存封装后的总面积至少为912平方毫米，相当于长3厘米，宽3.04厘米，这个面积，现在的手机也能比较轻松装下。

但是由于缓存速度很快，我们都知道，马儿能跑必然能吃，换句话说，3.6GB的缓存耗电量也是上千倍增加，手机估计一会儿就成电炉子了。

即使你解决散热问题，这颗带着超大号缓存的骁龙845速度会不会快到飞起呢？答案令人沮丧，它会从兔子变成乌龟。因为缓存做到这么大，CPU要在一个时钟内访问所有缓存单元，CPU内核不得不降速，而且是好几个数量级的降速，结果就是手机卡顿明显。

花了大笔钱，动用海量技术资源，得到的是一部运行慢吞吞的手机，所以一味增大缓存并不能提高性能，这也是多年来，CPU内核速度在提升，但缓存容量增加缓慢的原因。

Answer 3

我看上面的回答都是答非所问的，人家问你能不能装，并没有问你装上后断电了怎么办。

另外还有一大片回答开头就错了说什么空间不够。空间不够吗？单纯论空间大小绰绰有余，大多数稍微好点的cpu L3 cache都达到了10M以上，10M放一个精简的操作系统绰绰有余，不相信的参考你家路由器的系统大小，何况提问者也假设了空间够用的情况下。

但到底能不能装，我个人认为理论上应该能装，尤其是L3 cache就是一个纯数据的 cache，理论上系统能装在内存就能装在L3 cache，但cpu兼不兼容这种场景，操作系统有没有针对这个场景的设计，我能力有限不好说，但我这个回答就是看不惯那一大片答非所问以及直接犯低级错误的。

Answer 4

从事软件开发多年，这是一个非常有意思的话题，理论上是可行的但起码要满足两个条件，有这么容量的缓存其实就是不计代价，其二默认的操作系统可以针对缓存进行移植对接。这种想法只是在适用于理想状态下，真是状态下意义不是很大，毕竟成本因素占比还是非常大。未来科技的发展不排除有这种设想，主要因素还是成本方面的问题，现在配置电脑都会带着ssd硬盘，而且ssd硬盘在诞生之初价格也是高的吓人，随着技术的成熟以及产业链的成熟慢慢，成本逐渐下来了。

现在讲下缓存的原理，缓存就是数据交换区，计算机的工作原理是CPU访问的数据都是放置在内存区，如果需要保存操作硬盘来完成，现在常说的运行的程序文件存储在硬盘上，运行的时候在内存上，为了提升效率专门在cpu上集成一个缓冲区，就是我们说到的缓存，cpu的缓存作用就是数据交换区，cpu在访问数据的时候第一优先级先把缓存里面的数据取出来，如果没有再从内存中获取，但这个效率就会下降很多，大家都知道缓存是个好东西，但由于其材质等方面的因素价格要比普通的内存多上好几倍，而且为了不影响cpu的性能体积还不能太大，所以常见的缓存一般都设置的很小，即使很小性能上也会提升许多。

其实这种方式在软件上利用空间换时间的方式，有些大块头的软件为了提升运行的效率提前分配一块内存运行，这样运行的时候直接运行内存中程序，效率就会提升许多，所以无论硬件还是软件都有想通之处，现在的缓存技术已经升级到二级，三级的水准，道理还是相似，就是起到数据缓冲区的作用，而且这里面涉及到一个非常重要的概念，由于数据交换的频度或者调用的次数不一样，对于缓冲区数据的交换需要按照一定的算法规则来实现，不同的缓冲区可能采用不同的算法，不要觉得CPU里面的编程就变少了，只能讲软件无处不在。

多级缓存的原理如果再次深入学习的话，会变得十分复杂，缓存之间还需要固定的通讯格式，如果再加上多核cpu复杂度又是数量级的提升，所以芯片这块国内还是非常大的弱项，主要这项技术需要一个长时间的积累，不是单靠拿出几年的时间就能突击出来的，现在国内能做出来的基本上属于底端芯片，华为的麒麟芯片算是比较高端的了，也是经历多少年的打磨，在技术上距离顶端的还是存在一定的距离，不过随着时间的推移国人早晚会拥有属于自己的芯片技术，毕竟落后的太多了。

所以我们平时在买电脑的时候，一旦想追求点高速度就需要有大的缓存，而且增加一点很小的缓存就能增加不少金钱，所以缓存技术算是cpu里面一项非常重要的技术创新。

希望能帮到你。

Answer 5

理论上是可以的，但是考虑到安全性和成本等客观问题，实际中是不会这么做的。

这个问题非常有意思，想要明白其中的缘由，首先需要对计算机的存储模式做以了解。

三级（多级）存储

自从世界上第一台计算机“埃尼阿克”面世，往后所有的计算机都遵循着冯诺·依曼提出的“存储控制原理”。为了更高效的执行命令，设计者们规定了多级存储的模式。

1. 三级存储（外存）：也叫辅存，这种存储是日常中最为常见的，比如说光盘，移动硬盘和U盘。这类存储的容量非常大，可以达到几个T，多用来保存游戏，音乐，视频等数据，断电后可以保留数据。价格相对比较便宜。
   

2. 二级存储：这类存储就是我们俗称的内存，可以存放CPU中的运算数据和外部存储器交换的数据，就像中转站一样。需要注意的是，内存保留的数据是暂时的，具有断电易失性。

3. 一级存储：也成为寄存器，可以理解为“cpu里的存储器”。因为是直接和CPU进行数据往来，所以速度最快，价格也最为昂贵。相应的存储容量也很小，一般只有几个或数十个字节。

高速缓存

当计算机工作时，寄存器，内存，外存每时每刻都在进行数据传输，由于三者可能存在速率不匹配的问题，就会影响到计算机的整体运行速度。高速缓冲存储器（cache）正是为了缓解这个情况而生的。

cache位于CPU和内存之间，规格很小，容量多为几Kbits和几Mbits。通过优化调度等算法，系统的性能会大大改善。

回到问题本身，虽然说目前缓存技术已经比较成熟，甚至有了多级缓存技术，但缓存的容量并没有太大的突破。因为缓存实在是太贵啦！操作系统就以现在最常见的win10为例，32位的win10系统大小为16G，为了保证系统的正常运作，系统盘最少需要20G的空间。如果是64位的操作系统，除却系统固件以外，还需要不少空间来存储注册表之类的其他内容，差不多需要50G的空间！这个大小远不是缓存能够吃得消的。

第二，即使说我们不考虑成本问题，假设真的做出了容量为几十个G的缓存，还是不能直接将系统放进去。就和内存一样，SRAM必须工作在通电的环境下，就像内存一样，如果断电，先前保存的数据就会丢失，即使重新接上电后也不能恢复。

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所以说，将系统直接装在缓存里，这个想法很大胆也很有新意，但无论是在经济效益还是安全保障方面，都是不切合实际的。在上述缘由没有得到解决之前，是不可能真正应用到实际生活中当中去的。

Answer 6

理论是可以的，但是你要知道一个致命的问题，SRAM的确是速度非常快，如果真的可以把SRAM作为硬盘制造的话，那么系统转进去，那CPU也不用访问内存的缓存了可以直接访问硬盘，我想到那个时候系统的操作速度估计会飞起。但是正是为了让SRAM更快速的读写，SRAM的内部构造要远远复杂于DRAM内存。

一个DRAM内存可能只需要一个电容和一个晶体二极管就搞定了，但是SRAM需要存储单元阵列（core cells array），行/列地址译码器(decode），灵敏放大器(Sense Amplifier），控制电路（control circuit），缓冲/驱动电路（FFIO）这么五个部分才能构成一个存储单位，因此需要放下这么多的元器件，你就可以知道要是用作它作为大量数据村村器一个32GB的芯片得需要多大，即使做出来估计也有大半个手机那么大了，一个512GB的硬盘需要16个这么大的芯片合起来有笔记本那么大了，你就想想吧一个512GB的硬盘都要笔记本那么大，那么一台电脑得要做多大。

上面除了SRAM不能用于高密度集成主流存储器之外，还有一个原因就是其耗电量问题，因为其元器件构成复杂，一个存储单元的耗电量相比较DRAM的好电量就是四到五倍，可想而知，同样存储容量下存储芯片聚合到一块的耗电量有多大，耗电量的增大带来的就是发热问题，估计即使是造出来的这样的芯片，那么每块芯片上面都要放上一个大功率风扇才可以，话题又折了回来了，如果加上风扇的体积，那么一个512GB的硬盘厚度嘛估计就有十几公分，这分明不是硬盘分明是一块诈弹吧，并且你家的电闸也会跳闸了。

当然其带来的速度估计拷贝个100GB的东西也是几秒钟的事情。还有一个就是造假问题，如果是一块SRAM芯片造出来的硬盘估计得个几十万吧至少是这么多。

所以你的设想是好的，但是考虑其本身的一些缺陷问题，其根本不适合做高密度集成的主流存储设备，其目前最成功的应用还是作为各种高速缓存存在，这也是目前计算机制造在成本和性能最完美的平衡，因此不要再搞这样异想天开的设想了。

Answer 7

理论上技术上有这个能力，但CPU使用的缓存都是SRAM这种存储器，其特点是速度快但成本非常高，断电则数据丢失，如果把缓存容量提高到能把整个操作系统装进去，那容量至少要4GB以上，那CPU的成本可能提高一百倍，现在一千块钱的CPU要花十万，有几个人买得起这样的CPU呢，再说从系统运行的需要来看也不需要把整个系统都装载进去，只需要把内存管理任务进程管理文件管理这些核心装载进去，CPU根据优化的算法能够预测需要那些数据，CPU预先把这部分数据装载进缓存，只要这个预测达到某个程度使得CPU不空闲下来即可，设计优秀的CPU预测有效率能达到九成以上。

Answer 8

就目前的缓存技术来讲，不可能。因为一旦断电之后里面的数据会丢失。

除非将来存储的技术有了新的变化。闪存能够达到和缓存一样的速度。用闪存来当闪存。

Answer 9

参考DOS系统，是可以装进去的，另外参考WinPE系统（只读的哦）也是加载到内存中运行，如果缓存够大，当然可以加载到缓存中，比内存速度更快呢。