什么是prefetch “预取数据技术的定义及作用”

1、什么是prefetch？

在计算机科学中，Prefetch指的是一种技术，通过预测程序将要运行的指令、数据等，提前加载到CPU或者cache中以提高程序的运行效率。

2、prefetch的工作原理

当一个程序被执行时，CPU需要从内存中读取程序的指令。如果CPU能够预测程序将要执行的指令，那么它就可以在运行这些指令之前提前将这些指令从内存中读取到CPU中去。这样，在实际运行这些指令时，CPU可以直接从自己的缓存中读取指令，而不需要再次从内存中读取，从而大大提高了程序的执行效率。

3、prefetch的优缺点

prefetch的优点是可以大幅度缩短CPU从内存中读取指令的时间，从而提高程序的执行效率。另外，Prefetch还可以利用CPU的空闲时间提前读取程序中的指令，从而避免在实际执行指令时因为CPU等待取指令而浪费时间。

然而，prefetch也存在一定的缺点。首先，prefetch需要占用一定的CPU和内存资源，一些过于频繁的预取操作对计算机的性能会产生较大影响。其次，如果预测失误，预取的数据对程序并无实际意义，反而会浪费宝贵的内存带宽和空间。另外，对于一些已经在内存中的数据，又被Prefetch预取进入缓存，除了对空间造成一定的浪费外，还会降低缓存存储其他有用数据的能力。

4、常见的prefetch方式

在计算机中，Prefetch方式有多种实现方式，主要包括下面三种：

1. Hardware Prefetch：硬件Prefetch，是CPU本身实现了自动预取功能，它可以监测程序的执行情况，并根据不同的程序情况自动调整预取的大小。这种方式对程序员是透明的，也最为高效。

2. Software Prefetch：软件Prefetch，是通过程序员手工调用指令实现的，需要程序员自己动手实现预取的操作。

3. Operating System Prefetch：操作系统Prefetch，是由操作系统在后台自动实现预取技术。在Windows系统上，操作系统Prefetch主要针对启动时间较长的应用程序，识别并缓存该应用程序对应的文件，以优化启动速度。