第六章 存储器层次结构
6.1 存储器
6.1.1 存储器的分类
6.1.2 随机访问存储器（Random Access Memory，RAM）
StaticRAM（SRAM）
DynamicRAM（DRAM）
6.1.3 只读存储器（Read Only Memory，ROM）
机械磁盘（Hard Disk Drive, HDD）
固态硬盘（Solid State Drive，SSD）
6.1.4 层次性存储结构
从上至下：存储速度越来越慢、存储容量越来越大，单位价格越来越低
6.2 局部性
局部性原理（Principle of Locality）：程序倾向使用最近一段时间，距离其较近地址的指令和数据
时间局部性（Temporal Locality）：当前被访问的信息近期很可能还会被再次访问
空间局部性（Spatial Locality）：在最近的将来将用到的信息很可能在空间地址上是临近的
6.2.1 局部性示例
sum = 0;for (i = 0; i < n; i++) sum += a[i];return sum;对数据的引用：
顺序访问数组元素（步长为1的引用模式）——空间局部性
变量sum在每次迭代循环中被引用一次——时间局部性
对指令的引用：
顺序读取指令——空间局部性
重复循环执行for循环体——时间局部性
6.2.2 对局部性的定性评价
关于数据a，分析下列函数的局部性好坏
代码1：
int sum_array_rows(inta[M][N]){ int i, j, sum =0; for (i = 0; i < M; i++) for (j = 0; j < N;j++) sum += a[i][j]; return sum; }代码2：
int sum_array_cols(inta[M][N]){ int i, j, sum =0; for (j = 0; j < N; j++) for (i = 0; i < M;i++) sum += a[i][j]; return sum; }行优先的访问顺序和C语言的行主页的内存布局一致，它有良好的空间局部性
然后，我们继续来看看另外一个例子：
修改循环的顺序，使得它以步长为1的引用模式扫描三维数组a（从而具有良好的局部性）？
int sum_array_3d(int a[M][N][P]){ int i, j, k, sum = 0; for (i = 0; i < M; i++) for (j = 0; j < N; j++) for (k = 0; k < P; k++) sum += a[k][i][j]; return sum;}结果是显而易见的：
int sum_array_3d(int a[M][N][P]) { int i, j, k, sum = 0; for (i = 0; i < M; i++) for (j = 0; j < N; j++) for (k = 0; k < P; k++) // P 是最内层维度，连续 sum += a[i][j][k]; return sum;}6.3 缓存（Cache）
存储器的基本思想：
对于每个k，位于k层的更快更小存储设备作为位于k + 1层的更大更慢存储设备的缓存
缓存（Cache）的基本概念
缓存命中： 需要的数据块在缓存中找得到，无需访问下层存储器即可获得数据
缓存不命中：
- 冷（强制型）不命中
当缓存为空时，对任何数据的请求都会不命中，此类命中称为冷不命中
- 容量不命中
发生在当活跃集合（工作集合working set）的大小比缓存大
简单地说，就是缓存不够大，，装不下要用的所有东西
- 冲突不命中
根据映射策略，大多数缓存将k + 1层的某个块限制放置在第k层块的一个很小的子集中
缓存够大，但你访问的数据因为映射策略的问题，全都跑到一个小位置上互相冲突
6.4 高速缓存存储器
高速缓存存储器是小型的、快速的基于SRAM的存储器，是在硬件中集中管理的
那么就是出现了一个问题：信息从主存流向Cache中，如何进行定位呢？
**地址映射：**CPU访问时，将贮存地址按照某种映射函数关系变成Cache的地址
地址映射的方式：直接映射、组相联映射、全相连映射
直接映射
组相联映射
全相联映射
部分信息可能已经过时
