CSAPP 存储器层次结构 笔记

在简单的模型中，存储器系统是一个线性的字节数组，CPU 能够在一个常数时间内访问每个存储器位置。

但这并没有反映现代系统实际工作的方式，实际的存储系统是一个具有不同容量、成本和访问时间的存储设备层次结构。

存储技术

随机访问存储器 RAM

• 静态 SRAM：容量小，存取速度快，以触发器（双稳态）做为存储元，通常做 cache。
• 动态 DRAM：容量大，速度较慢，以 MOS 晶体管和电容器组成的电路做存储元，通常做主存储器。

磁盘存储

磁盘属于外部 I/O 设备，其特点是存储容量大，速度慢，价格便宜。其利用磁性材料被磁化后，会形成两个稳定的剩磁状态的性质，就像触发器的双稳态一样。

局部性原理

在程序中，程序倾向于引用邻近与其他最近引用过的数据项的数据项，或者最近引用过的数据项本身。这种倾向性，被称为局部性原理。

这是一个持久的概念，对硬件和软件系统的设计和性能都有着极大的影响。

局部性通常有两种不同的形式，时间上，空间上。

在一个具有良好时间局部性的程序中，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。

存储器层次结构

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。

一个编写良好的程序倾向于展示出良好的局部性。

高速缓存存储器

缓存的理念，简单来说就是，最常用的数据就那么点，将其放到读取速度最快的存储区域，将大大提高运行效率。