局部性原理

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本文介绍了计算机科学中的一个重要概念——局部性原理，详细解释了时间局部性、空间局部性和顺序局部性的概念及其产生的原因。时间局部性源于程序循环和堆栈等特性；空间局部性则表明相邻的数据项更可能被一起访问；顺序局部性反映了大多数指令按顺序执行的特点。

局部性原理

局部性原理: 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。
 
转载于：百度百科 http://baike.baidu.com/view/1656353.htm
计算机体系结构——局部性原理研究学习
dzc_go的博客
10-25 2149
计算机体系结构——局部性原理研究学习一、引言与局部性原理宏观理解二、存储系统角度理解局部性原理2.1 了解计算机的存储结构：2.2 CPU与内存之间的速度匹配2.3 数组访问角度理解空间局部性三、局部性原理的细化分类3.1 时间局部性(Temporal locality):3.2 空间局部性(Spatial locality):3.3 内存局部性(Memory locality):3.4 分支局部性(Branch locality)：3.5 等距局部性(Equidistant locality)：四、局部性
CPU的局部性
baidu_20390857的博客
03-12 559
分支局部性（Branch Locality）：分支语句（如if、switch）中的条件跳转会导致程序执行路径的改变。空间局部性（Spatial Locality）：访问某个内存位置的数据后，很可能在近期访问相邻的内存位置。时间局部性（Temporal Locality）：访问某个内存位置的数据后，很可能在近期再次访问相同的内存位置。通过充分利用局部性，可以提高程序的性能和效率，减少访问内存的开销，加快计算速度。数据局部性（Data Locality）：指在一段时间内，程序更倾向于访问某个特定集合的数据。
cpu操作做系统理论- cpu3级缓存，空间局部性
qq_29257691的博客
08-24 483
1：一个电脑可以安装多个cpu， 根据电脑主板是否支持。 2：每个cpu有多个核，多个核提升cpu并行的处理能力 3：cpu有三级缓存，镶嵌在cpu中，解决内存性能跟不上的问题 4：一个cpu有多个核， 每一个核处理一个线程。 l1,l2缓存是每个核独有的，l3缓存是多个核共享的。 5：当加cpu的和处理 处理一段加法运算。先从l1缓存找数据，没有依次从l2,l3找，都找不到，去内存中加载数据，依次在l3,l2,l1中复制该数据 6：l1,l2,l3 最小存储单位是缓存行，6...
对局部性原理的一点点理解
5G砖家的博客
02-14 1786
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
计算机系统结构 2：局部性原理
Debroon
03-15 1983
计算机系统结构第二课摘要 文章目录计算机系统结构第二课摘要CPU性能公式复杂指令集和精简指令集最短编码：平均访问时间最短无处不在的缓存、局部性原理   CPU性能公式 计算机体系结构，除了研究体系结构层面的抽象和通用性之外，还需要考虑的是“性能”问题。 衡量计算机性能通常有俩个标准： 执行时间（Execution time）：（CPU）执行一个程序，需要花多少时间； 吞吐率...
计算机体系结构——局部性原理研究分享
11-08
这是一份计算机体系结构课堂展示的ppt，有关于缓存cache以及多种优化的核心思想：局部性原理，制作精美 内容详实覆盖面广，有需要的同学可以下载一下~
基于局部性原理的分布式关联规则挖掘算法.pdf
08-10
为了解决这个问题，研究者们提出了基于局部性原理的分布式关联规则挖掘算法，旨在减少节点间数据交换的需求，提高数据挖掘的效率。 局部性原理是分布式关联规则挖掘中的一个核心概念，它基于以下事实：数据往往呈现...
程序局部性原理的应用
12-03
### 程序局部性原理的应用 #### 概述 程序局部性原理是计算机系统设计中的四大定量原则之一，该原则贯穿于计算机系统的各个部分设计之中。通过有效地利用局部性原理，仅需增加少量硬件资源即可显著提升计算机系统...
局部性原理（Locality of Reference）
03-01
局部性原理（Locality of Reference）
【软考】局部性原理
王佑辉的博客
12-06 513
1.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。2.在最近的将来将用到的信息很可能与正在使用的信息在空间地址上是临近的。3.顺序执行和非顺序执行的比例大致是5:1。对大型数组访问也是顺序的。2.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。4.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。2.在典型程序中，除转移类指令外，大部分指令是顺序进行的。3.程序循环、堆栈等是产生时间局部性的原因。
操作系统之局部性原理
qq_43290168的博客
09-15 1923
操作系统之局部性原理1.局部性1.1对程序数据引用的局部性1.2取指令局部性1.3局部性总结参考 1.局部性 ​​  局部性原理：倾向于引用邻近于其他最近引用过的数据项的数据项，或者引用过的数据项本身。 ​​  ​​  时间局部性良好（引用过一次的内存位置可能在不远的将来再被多次引用） ​​  ​​  空间局部性良好（一个内存位置被引用，不久可能引用附近的内存位置） ​​  现代计算机系统各个层次，从硬件到操作系统，应用程序都应用到了局部性设计。硬件层：引入高速缓存存储器保存最近被引用的指令和数据项，提高访
操作系统基础（十一）局部性原理
jinyangjie的博客
02-08 3439
  什么是 局部性 ？这是一个常用的计算机术语，是指处理器在访问某些数据时短时间内存在重复访问，某些数据或者位置访问的概率极大，大多数时间只访问局部的数据。   基于局部性原理，计算机处理器在设计时做了各种优化，比如现代CPU的多级Cache、分支预测…… 有良好局部性的程序比局部性差的程序运行得更快。虽然局部性一词源于计算机设计，但在当今分布式系统、互联网技术里也不乏局部性，比如像用redis这种memcache来减轻后端的压力，CDN做素材分发减少带宽占用率……   局部性原理表现在以下两个方面： 时
linux下如何清空数组,易语言教程数组操作清除数组和数组清零
weixin_29232507的博客
05-15 665
清除数组和数组清零是易语言数组操作中两个容易混淆的命令，视频教程举例做了示范。官方文档清除数组调用格式： 〈无返回值〉 清除数组 (通用型变量数组 欲删除成员的数组变量) - 系统核心支持库->数组操作英文名称：RemoveAll删除指定数组变量中的所有成员，释放这些成员所占用的存储空间，重新定义该变量为单维 0 成员数组变量。本命令为初级命令。参数<1>的名称为“欲删除成员的数...
深入浅出：CPU Cache 工作原理揭秘，为何它能百倍加速你的程序？
最新发布
xienda的博客
07-26 748
Cache 通过利用程序的局部性原理，在高速但昂贵的 SRAM 和低速但廉价的主存 DRAM 之间架起桥梁。其核心工作流程围绕 Cache Line 的加载、查找（命中/缺失）、替换和写入策略展开。多级缓存（L1/L2/L3）和组相联映射是平衡速度、容量与成本的实用设计。多核环境下的 MESI 等一致性协议是维持数据一致性的关键。理解 Cache 的工作原理，能够指导我们编写出对 Cache 更友好的高性能代码。关键点回顾：局部性原理是 Cache 的灵魂；Cache Line 是数据传输单元；
计算机系统结构 第一章 计算机系统结构基本概念
xiaoxiao20020505的博客
06-17 1216
a.经典定义：计算机系统结构就是程序设计者所看到的计算机的基本属性，即概念性结构与功能特性。b.概念的实质：确定计算机系统中软、硬件的界面，界面之上是软件实现的功能，界面之下是硬件和固件实现的功能。※计算机系统结构： 就是程序设计者所看到的计算机的基本属性，即概念性结构与功能特性。※计算机组成： 计算机系统结构的逻辑实现。即根据计算机系统结构所制定的功能，从逻辑上完成计算机的设计。这里包括各部件的逻辑实现，部件之间的互相连接以及物理机器级中的数据流和控制流的组成以及逻辑设计等。※
一篇与面试官和蔼交流的深入了解JUC并发编程+集合
马小婧QAQ
01-27 585
文章目录 1、Cas（比较并交换） 2、AQS（AbstractQueuedSynchronizer）=>抽象队列同步器 3、Volatile： 3.1、JMM 3.2、As-If-Serial原则 3.3、Happens-Before原则 3.4、volatile原理 3.5、作用 3.6、原子操作 3.7、高速缓存 3.8、MESI状态切换 3.9、伪共享 4、ReentrantLo
计算机组成：理解CPU访问中的局部性原理
AhaKnow
05-25 3291
CPU访问中的局部性原理 主要两点：时间与空间 时间局部性：理解的关键点在于“访问的时间间隔”，比如for循环实现sum求和，sum就是这次访问了，下次还被访问，体现的就是时间局部性。 空间局部性：理解的关键点“存储的位置”，相邻的数据很可能被一同访问到。cache的基本原理就体现了这一点。 数组和链表通常具有很好的空间局部性。 Cache的基本原理 从主存中取回待访问的数据时，会...
局部性原理的理解
毒液哥的专栏
03-09 6767
局部性原理的理解 17300240036 杜逸闲 本文首先介绍了局部性原理的定义，然后列举了一些局部性原理的应用，接着具体讨论了局部性原理在page coloring中的应用，最后分析了局部性原理的本质。 什么是局部性原理 在计算机学科的概念中，局部性原理是一个常用的术语，指处理器在访问某些数据时短时间内存在重复访问，某些数据或者位置访问的概率极大，大多数时间只访问局部的数据。主要可以分为时间局部性和空间局部性两种。 时间局部性 如果一个数据正在被访问，那么在近期它很可能还会被再次访问。任何编写过程序的人都
局部性 原理
06-25
### 局部性原理的定义 局部性原理是程序在执行过程中对数据和指令访问的一种统计规律，通常表现为程序倾向于频繁访问某些特定的数据或代码区域。这种现象可以进一步细分为多种类型，包括时间局部性、空间局部性、内存局部性、分支局部性和等距局部性[^2]。 - **时间局部性**指的是如果一个数据项被访问过一次，那么在不久的将来它很可能再次被访问。 - **空间局部性**则表明如果一个存储位置被访问了，那么其附近的存储位置也很可能在不久后被访问。 - **内存局部性**描述的是程序在一段时间内对内存的访问集中在某一区域。 - **分支局部性**涉及程序中分支指令的行为，即某些分支路径更有可能被重复执行。 - **等距局部性**是一种特殊形式的局部性，指数据访问呈现某种固定间隔的模式。 这些特性反映了程序在运行时对计算资源的利用具有一定的集中性和重复性，为系统优化提供了理论基础。 ### 局部性原理的应用 局部性原理广泛应用于计算机系统的多个领域，尤其在提高性能方面起到了关键作用。例如，在存储系统设计中，通过利用时间局部性和空间局部性，可以将最近或即将使用的数据缓存到更快但容量较小的存储介质（如高速缓存SRAM）中，从而减少访问延迟并提升整体效率[^3]。 此外，局部性原理也被用于数据库管理系统中的缓存策略，以预测哪些数据块可能会被频繁查询，并保持这些数据块驻留在快速存储中。在网络架构设计上，该原理有助于决定如何分配带宽以及如何优化数据传输路径，确保常用数据能够得到优先处理。 值得注意的是，狭义上的局部性原理本质上可以看作是对事件发生概率的一种建模，比如它与泊松分布有关联。然而，当实际情况下事件的发生不符合泊松分布时，需要调整模型参数或者变换数据来更好地拟合这一假设，以便继续应用基于局部性原理的优化方法[^1]。 为了具体展示局部性原理的实际影响，下面是一个简单的C语言示例，演示了数组遍历时的空间局部性： ```c #include <stdio.h> #define SIZE 10000 int main() { int array[SIZE]; // 初始化数组 for(int i = 0; i < SIZE; ++i) { array[i] = i; } // 遍历数组 - 利用空间局部性 long sum = 0; for(int j = 0; j < SIZE; ++j) { sum += array[j]; // 访问当前元素及其邻近元素 } printf("Sum: %ld\n", sum); return 0; } ``` 在这个例子中，连续地读取数组中的相邻元素体现了空间局部性，因为处理器会预取接下来要访问的数据到缓存中，以此来加速后续的内存访问操作。 最后，尽管局部性原理为许多优化提供了指导原则，但在面对非传统工作负载时仍需灵活应对，可能需要重新评估甚至修改原有的局部性模型以适应新的情况。
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