[CA-1]存储器(Caches)

2024-04-10 19:12:05

[CA-1]存储器[Caches]

一个类比
内存等级制度（Memory Hierarchy）
Locality
常见结构在内存中的访问形式
一个很大的问题（pointer chasing）
Memory Hierarchy
Memory Access without Cache
Memory Access with Cache
End

一个类比

就像图书馆找书一样，我们花费很长的时间寻找对应的标签，然后来回走遍这个栈寻找我们想要的书。内存也有同样的问题，并且会在增加存储密度时，减慢储存每个bit的时间，最终会导致处理器与内存处理速度相差巨大

内存等级制度（Memory Hierarchy）

通俗地讲就是离处理器物理意义上越远，处理越慢，等级越低

就像我们在图书馆中找书写报告时那样，我们会先找到相关书籍，放在桌上，然后开始写，写到中途可能会继续找书放在桌上，但是可能只有其中的几本书对写报告有帮助，实际上计算机也是这样的，下图中每当一个地址被访问时，就会打一个点

Locality

Locality分为两种

像上图中的横线就是temporal locality,而密密麻麻的部分就是spatial locality

常见结构在内存中的访问形式

一个很大的问题（pointer chasing）

我们比较喜欢的很多数据结构比如树，链表等等都对locality有很大的损害，因为指针的地址是一个与之前物理意义上完全不相关的地址（no spacial reuse），并且如果我们不对指针进行追踪的话，我们也无法在接下来连续访问它（no temporal reuse）
这也解释了为什么现代的语言中如go就有slice和map,前者为了跟简单地append，后者为了减少pointer chasing(因为有哈希table)

Memory Hierarchy

Memory Access without Cache

这里面有些东西有些超纲，不过我会在之后补充

Memory Access with Cache

End

Cache的内容比较长，一次性讲不完，我会留到下章

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