什么是程序訪問的局部性，存儲系統(tǒng)中哪一級采用了程序訪問的局部性原理？程序運行的局部性原則是指：在短時間內(nèi)，最近被訪問的程序和數(shù)據(jù)有可能再次被訪問；在空間上，這些被訪問的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小塊存儲區(qū)

什么是程序訪問的局部性，存儲系統(tǒng)中哪一級采用了程序訪問的局部性原理？

程序運行的局部性原則是指：在短時間內(nèi)，最近被訪問的程序和數(shù)據(jù)有可能再次被訪問；在空間上，這些被訪問的程序和數(shù)據(jù)往往集中在一小塊存儲區(qū)域；在訪問順序上，指令序列執(zhí)行的概率大于轉(zhuǎn)移執(zhí)行（約5:1）。在存儲系統(tǒng)中，緩存主存層和主存輔助存儲層采用程序訪問局部性原則。

什么是程序局部性原理？

程序局部性原則：指程序執(zhí)行的局部規(guī)律，即在一段時間內(nèi)，整個程序的執(zhí)行僅限于程序的某一部分。

因此，執(zhí)行訪問的內(nèi)存空間也被限制在特定的內(nèi)存區(qū)域。局部性原則表現(xiàn)為時間局部性和空間局部性。時間局部性是指如果程序中的一條指令被執(zhí)行，它可能很快再次被執(zhí)行；如果一個數(shù)據(jù)被訪問，它可能很快再次被訪問。空間局部性意味著程序一旦訪問存儲單元，不久就會訪問。附近的存儲單元也將被訪問。

Cache的工作原理是什么？

CPU工作速度很高，但內(nèi)存訪問速度相對較低，導致CPU等待，降低了處理速度，浪費了CPU的能力。Cache用于緩存CPU和內(nèi)存。cache的工作原理是基于程序訪問的局部性。對大量典型程序的分析結果表明，在較短的時間間隔內(nèi)，程序生成的地址往往集中在內(nèi)存邏輯地址空間的一小部分。指令地址的分布是連續(xù)的，循環(huán)程序段和子程序段需要重復執(zhí)行。因此，對這些地址的訪問自然傾向于在時間上集中。數(shù)據(jù)分布的集中化趨勢不如指令的集中化趨勢明顯，但陣列的存儲和存取以及工作單元的選擇可以使存儲地址相對集中。這種頻繁訪問本地范圍內(nèi)的內(nèi)存地址而很少訪問本地范圍外的地址的現(xiàn)象稱為程序訪問的局部性。根據(jù)程序局部性原理，可以在主存儲器和CPU的通用寄存器之間設置一個容量相對較小的高速存儲器，將主存儲器中執(zhí)行的指令地址附近的一些指令或數(shù)據(jù)傳送到存儲器中，供CPU使用一段時間。這對提高程序的運行速度有很大的作用。這種在主存和CPU之間的高速小容量內(nèi)存稱為高速緩存?；谶@一原理，系統(tǒng)不斷地將與當前指令集相關聯(lián)的一個小指令集從內(nèi)存中讀取到高速緩存中，然后高速傳輸?shù)紺PU，從而實現(xiàn)速度匹配。當CPU從內(nèi)存中請求數(shù)據(jù)時，它通常首先訪問緩存。由于局部性原則不能保證請求的數(shù)據(jù)在緩存中是100%，因此存在命中率。也就是說，CPU能夠在任何時候從高速緩存可靠地獲取數(shù)據(jù)的概率。命中率越高，正確獲取數(shù)據(jù)就越可靠。一般來說，cache的存儲容量要比主存小得多，但不能太小。太小會導致太低的命中率，沒有必要太大。過大不僅會增加成本，而且當容量超過一定值時，命中率也不會隨著容量的增加而顯著增加。只要緩存空間和主存空間在一定范圍內(nèi)保持適當比例的映射關系，緩存命中率還是相當高的。一般來說，緩存與內(nèi)存的空間比是4:1000，即128kbcache可以映射32MB內(nèi)存；256kbcache可以映射64MB內(nèi)存。在這種情況下，命中率超過90%。至于丟失的數(shù)據(jù)，CPU必須直接從內(nèi)存中獲取。同時，它也被復制到緩存中，以便下次訪問。