【深入理解计算机系统】第六章-存储器层次结构

还记得期中考试被这章的计算搞得神志不清……重新做了一下书中题目，竟然觉得还挺有趣。

1. 【DRAM，SRAM】动态/静态随机存取存储器。
2. 【磁盘】扇区（一般有512B/sector）。扇区间间隙，不存储数据位，只用来标识扇区格式化位。磁盘操作，扇区访问时间的三个主要部分，寻道时间（通常为6~9ms）、旋转时间（依赖于旋转速度和每条磁道的扇区数目）、传送时间（花时较少）。
3. 【局部性】时间、空间局部性。时间局部性较差的例子，每个向量元素只被访问一次。步长为k的引用模式：访问一个连续的向量的每第k个元素，一般随着k增加，空间局部性下降。
4. 【存储器层次结构】。中心思想：对于每个k，位于k+1层的更快更小的存储设备作为位于k+1层的更大更慢的存储设备的缓存。 存储器中数据被划分成块。层与层之间的数据传送总是以块为单位。L0<=>L1: 1B, L1<=>L2 L2<=>L3: 4~8B, L3<=>L4:几百几千B。越往下层数据传输越慢，倾向于用较大的块。
   • 高速缓存关于读：
     • 程序需要第k+1层中的数据时，先在第k层中寻找。找到了，就叫做缓存命中；没有找到，就是缓存不命中，此时如果第k层满了，就需要用替换策略，将某个块用从第k+1层传输过来的块覆盖掉，经典策略LRU最近最少被使用。
     • 缓存不命中有：冷缓存（第k层为空，也称强制性不命中/冷不命中）、冲突不命中（限制性放置数据块，比如第k+1层的第i个数据块被放在第k层的第i%4的位置，尽管第k层缓存够大，但被引用的数据对象可能一直在交替占有同一个位置）、容量不命中（缓存太小，处理不了）。
     • 注：t=m-s-b. E和t没有直接关系。组索引放在中间的好处：如果用高位做索引，连续地址的数据将被映射到同一个缓存块，降低了缓存使用效率。
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     • 根据E（每个组的高速缓存行数），高速缓存被分为：
       • 直接映射高速缓存（E=1）
       • 组相联高速缓存（1<E<C/B）
       • 全相联高速缓存（E=C/B，S=1，只适合做小的高速缓存，例如TLB，缓存页表项）
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     • 直接映射高速缓存存在抖动冲突不命中的问题，比如在循环里的两个变量会映射到相同的高速缓存组。一个简单的方法是“加塞错开”（我自己的话）。 
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• • 高速缓存关于写
    • 高速缓存中改变了被缓存的值（写命中），更新到存储器中的做法：
      • 直写
      • 延迟写（需要额外的修改位，当替换算法要驱逐已更新的块时才写到存储器）。
    • 写不命中的处理
      • 写分配
      • 非写分配（避开告诉缓存，直接写到存储器）
    • 直写高速缓存通常是非写分配，延迟写通常是写分配。
    • 高速缓存参数的性能影响
      • 不命中率
      • 命中率
      • 命中时间
      • 不命中处罚
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