深入理解计算机系统第六章，存储器层次结构

局部性通常有两种不同的形式：时间局部性（temporal locality）和空间局部性（spatial locality）。在一个具有良好时间局部性的程序中，被引用过一次的内存位置很可能在不远的将来再被多次使用。在一个具有良好空间局部性的程序中，如果一个内存位置被引用了一次，那么程序很可能在不远的将来引用附近的一个内存位置。

存储技术：不同存储技术的访问时间差异很大。速度较快的技术每字节的成本要比速度较慢的技术高，而且容量较小。CPU和主存之间的速度差距在增大。

存储器层次结构：

一般而言，从高层往底层走，存储设备变得更慢、更便宜和更大。在最高层（L0），是少量快速的CPU寄存器，CPU可以在一个时钟周期内访问它们。接下来是一个或多个小型到中型的基于SRAM的高速缓存存储器，可以在几个CPU时钟周期内访问它们。然后是一个大的基于DRAM的主存，可以在几十到几百个时钟周期内访问它们。接下来是慢速但是容量很大的本地磁盘。最后，有些系统甚至包括了一层附加的远程服务器上的磁盘，要通过网络来访问它们。

高速缓存确定一个请求是否命中，然后抽取出被请求的字的过程，分为三步：1）组选择；2）行匹配；3）字抽取。

有关写的问题

直写（write-through），就是立即将w的高速缓存块写回到紧接着的低一层中。

写回（write-back），尽可能的推迟更新，只有当替换算法要驱逐这个更新过的块时，才把它写到紧接着的低一层中。

高速缓存必须为每个高速缓存行维护一个额外的修改位（dirty bit），表明这个高速缓存块是否被修改过。

写分配（write-allocate），加载相应的低一层中的块到高速缓存中，然后更新这个高速缓存块。非写分配（not-write-allocate）,避开高速缓存，直接把这个字写到低一层中。

一个程序从存储系统中读数据的速率称为读吞吐量（read throughput），或者有时称为读带宽（read bandwidth）。

run函数的参数size和stride允许我们控制产生出的读序列的时间和空间局部性程度。size的值越小，得到的工作集越小，因此时间局部性越好。stride的值越小，得到的空间局部性越好。如果我们反复以不同的size和stride值调用run函数，那么我们就能得到一个读带宽的时间和空间局部性的二维函数，称为存储器山（memory mountain）。