《CSAPP》 6.3 存储器层次结构
1、存储器层次结构
右边的文字是表示不同层次之间缓存的是什么信息。
1）中心思想
- 存储器层次结构的中心思想：用上层设备作为下层设备的缓存。（因为访问上层设备更快）
2）缓存的原理
下图是缓存的原理：第k层（上层）作为第k+1层（下层）的缓存，保存着下层数据的子集，因为上层比下层小。
2、缓存命中和不命中
- 缓存命中
当程序需要第k+1层的数据时，第k层已经有了，即缓存中有要访问的数据，这就是命中。 - 缓存不命中
同理，第k层中没有程序想要的数据就是不命中。然后就会到第k+1层取这个数据到第k层，即缓存更新。缓存更新就面临着较大的开销，首先，若第k层满了，需要使用页面置换算法（如LRU、FIFO等）腾出新的页面存放需要的数据，然后把第k+1层的数据读到第k层的页面。
解答：为什么有良好局部性的程序通常比局部性差的程序运行得更快？
- 对于时间局部性。具有良好的时间局部性的程序，就经常缓存命中，不用进行缓存的更新。如上图，第k层（缓存）数据中的数据多次频繁被引用。因为访问上层（缓存）效率是远大于访问下层，所以性能就很好。（具体的访问数据所需周期数见下面的图表）
- 对于空间局部性。从第k+1层读的数据是按块读的，就是除了需要的某个数据还有其他数据在块中，有良好的空间局部性的程序，使用一个数据之后可能访问其相邻的数据，从而就是缓存命中，效率就很高，避免了缓存的更新。
参考
《深入理解计算机系统》第6章.存储器层次结构