对局部性原理的一点点理解

书本概念：

局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。

三种不同类型的局部性：

时间局部性（Temporal Locality）：如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。程序循环、堆栈等是产生时间局部性的原因。

空间局部性（Spatial Locality）：在最近的将来将用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是临近的。

顺序局部性（Order Locality）：在典型程序中，除转移类指令外，大部分指令是顺序进行的。顺序执行和非顺序执行的比例大致是5:1。此外，对大型数组访问也是顺序的。指令的顺序执行、数组的连续存放等是产生顺序局部性的原因。

先抛开晦涩的书本概念，谈谈缓存。我们先将计算机分为一下这些层次：

寄存器 64位

一级缓存L1 4×64KB

二级缓存L2 4×256KB

三级缓存L3 8MB

内存 8GB

磁盘 1TB

可以看到这些层次一个比一个更大。寄存器，既是CPU的工作台，是存放计算数据的地方CPU要工作了，它需要数据或者地址，从哪里来？先从一级缓存里面找，找不到就从二级缓存里面找，依次类推。假如CPU到磁盘才有，那么这个数据就会存入内存，再存入三级缓存、二级缓存、一级缓存，最后存入寄存器，CPU用它来计算了。所以说，可以这么看， L1是寄存器的缓存，L2是L1的缓存，依次这样下去，下面一层是上面一层的缓存。

现在来讲局部性原理：

CPU的工作要高速，我们希望CPU需要的数据更多的就在L1里面，一找就找着。不希望更多的跑到下面内存乃至磁盘里面去找，这样会花更多的时间。所以当CPU用了一个数据，计算机会遇见性的存入其他等会儿CPU可能会用到的数据到L1、L2、L3内存，用到的可能性越大，就能存到越接近寄存器的层次。这也才是缓存的真正意义。那么，计算机怎样才能判断一个数据接下来可能被用到？

这就要用到两种不同类型的局部性：

时间局部性：如果一个信息项正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。这当然是正确的，用过的数据当然可能再次被用到。

空间局部性：在最近的将来将要用到的信息很可能与现在正在使用的信息在空间地址上是临近的。正在使用的这个数据地址旁边的数据，当然也是很可能被用到的，比如说数组。

如有错误之处欢迎指点。