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理解计算机系统中的局部性原理

Author: Ezio Date: June 8, 2021  15:48:20 Category: 计算机

  • 局部性原理百度定义:CPU访问存储器时,无论是存取指令还是存取数据,所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。

**时间局部性(Temporal Locality):**如果一个信息项正在被访问,那么在近期它很可能还会被再次访问。(程序循环、堆栈等是产生时间局部性的原因。)

**空间局部性(Spatial Locality):**在最近的将来将用到的信息很可能与正在使用的信息在空间地址上是临近的。

**顺序局部性(Order Locality):**在典型程序中,除转移类指令外,大部分指令是顺序进行的。顺序执行和非顺序执行的比例大致是5:1。此外,对大型数组访问也是顺序的。(指令的顺序执行、数组的连续存放等是产生顺序局部性的原因。)

计算机存储结构图

越接近cup的存储器速度越快容量越小,越远离cup的存储器速度越慢容量越大。

  • 最高层的L0寄存器,cpu可以在1个时钟周期内访问它们

  • 访问L1高速缓存,cpu大约需需要4个时钟周期

  • 访问L2高速缓存,cpu大约需需要10个时钟周期

  • 访问L3高速缓存,cpu大约需需要50个时钟周期

  • 访问主存,cpu大约需要200个时钟周期

  • 访问硬盘,cpu大约需要1千万个时钟周期

存储器层次结构的思想是上一层次的存储器是低一层次的高速缓存。

Author: Ezio

Permalink: https://ezioy.cn/2021/06/08/%E7%90%86%E8%A7%A3%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E4%B8%AD%E7%9A%84%E5%B1%80%E9%83%A8%E6%80%A7%E5%8E%9F%E7%90%86/

License: Copyright (c) 2019 CC-BY-NC-4.0 LICENSE

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