访问局部性

① 1．什么是“程序访问的局部性”存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理

程序的局部性原理，即程序的地址访问流有很强的时序相关性，未来的访问模式与最近已发生的访问模式相似。根据这一局部性原理，把主存储器中访问概率最高的内容存放在Cache中，当CPU需要读取数据时就首先在Cache中查找是否有所需内容，如果有则直接从Cache中读取；若没有再从主存中读取该数据，然后同时送往CPU和Cache。

② 什么是程序访问的局部性存储系统中哪一级采用了程序访问的局部性原理

程序访问的局部性是指程序在执行时呈现出局部性规律，即在一段时间内，整个程序的执行仅限于程序中的某一部分。它们倾向于引用的数据项邻近于其他最近引用过的数据项，或者邻近于最近自我引用过的数据项。局部性通常有两种形式：时间局部性和空间局部性

存储系统中Cache-主存层次和主存-辅存层次均采用了程序访问的局部性原理。

③ 什么是存储访问的局部性原理,它分别成哪两个方面的局部性

程序局部性原理:虚拟存储管理的效率与程序局部性程序有很大关系。根据统计，进程运行时，在-
段时间内，其程序的执行往往呈现岀高度的局限性，包括时间局部性和空间局部性
1、时间局部性:是指若一条指令被执行，则在不久的将来，它可能再被执行
2、空间局部性:是指一旦一个存储单元被访问，那它附近的单元也将很快被访问

④ 计算机组成原理中的局部性原理是什么

时间局部性就是，最近被访问的存储单元，在之后很有可能会被再次访问到；

空间局部性就是，对于正在被访问的存储单元附近的位置，在之后很有可能会被访问到。

这个很容易理解，以一段常见的代码为例：

for(i = 0; i <= 100; i++) {

sum += array[i];

}

其中i、sum 这些元素现在正被访问，在之后也一定会被重复访问，这就是时间局部性；

而array这个数组，现在访问了array[0]的位置，那之后紧接着就会访问它附近的位置，比如array[1]、array[2]等等，这就是空间局部性。

根据局部性原理，可以做一些相关设计。比如cache就是利用局部性原理设计出来的。

⑤ 空间局部性和时间局部性的策略是什么

进程运行时，在一段时间里，程序的执行往往呈现高度的局部性，包括时间局部性和空间局部性。时间局部性是一旦一个指令被执行了，则在不久的将来，它可能再被执行。空间局部性是一旦一个指令一个存储单元被访问，那么它附近的单元也将很快被访问。

程序的局部性原理是虚拟存储技术引入的前提。虚拟存储的实现原理是，当进程要求运行时，不是将它全部装入内存，而是将其一部分装入内存，另一部分暂时不装入内存。

(5)访问局部性扩展阅读:

时间局部性

如果在某一点时访问了存储器的特定位置，则很可能在不久的将来将再次访问相同的位置。在对相同存储器位置的相邻访问之间存在时间接近性。

在这种情况下，通常努力将访问过的数据的副本存储在可以被更快访问的特殊存储器中。时间局部性是空间局部性的特殊情况，即当预期位置与当前位置相同时。

空间局部性

如果特定存储位置在特定时间被访问，则很可能在不久的将来访问附近的存储位置。在这种情况下，通常尝试猜测当前访问周围的区域的大小和形状，对于该区域，值得准备更快的访问。

局部性的原因

局部性有几个原因。这些原因是某些方面要实现的目标或接受的情况。以下原因不是不相交的；事实上，下面的列表从最一般的情况到特殊情况：

可预测性:事实上，局部性只是计算机系统中一种可预测的行为。

程序结构

局部性通常因为创建计算机程序的方式而发生，用于处理可决定的问题。通常，相关数据存储在存储器中的附近位置。计算中常见的一种模式涉及几个项目的处理，一次一个。这意味着如果进行大量处理，则将访问单个项目多次，从而导致时间局部性。

此外，移动到下一项意味着将读取下一项，导致空间局部性，因为存储器位置通常被批量地读取。

线性数据结构

局部性通常因为代码包含循环，倾向于通过索引访问数组或其他数据结构。当相关数据元素被线性地排列和访问时，发生顺序局部性，即空间局部性的特殊情况。例如，从基地址到最高元素的一维数组中的元素的简单遍历将利用存储器中数组的顺序局部性。

当线性遍历在具有相同结构和大小的相邻数据结构的较长区域上，访问每个结构的相互对应的元素而不是整个结构时，发生更一般的等距局部性。这是当矩阵被表示为行的顺序矩阵并且需要访问矩阵的单个列时的情况。

内存层次结构的效率

虽然随机存取存储器使程序员能够在任何时间在任何地方读取或写入，但在实践中，等待时间和吞吐量会受到高速缓存的效率的影响，这通过增加访问局部性来改进。访问局部性差导致缓存抖动和缓存污染，为了避免它，具有弱局部性的数据元素可以从缓存旁路。

参考资料：网络-访问局部性

⑥ 如何减少换页错误

减少换页错误的方法，即降低缺页中断率：

1、内存页框数。增加作业分得的内存块数。

2、页面大小。页面划分越大，中断率越低。

3、替换算法的优劣影响缺页中断次数

4、程序局部性。程序局部性好可减少缺页中断。

换页错误：
PageFault 是在进程尝试执行代码指导，或者引用进程所映射物理内存中并不存在的数据页时，操作系统记录的事件。换句话说，进程需要的内存页实际上可能还处于物理内存中，但是由于它无法再分配到进程中，所以当进程将此页读取回到它的内存页时，就发生了PageFault。
简单来说就是想在内存里找东西，却发现不存在（不得不重新读取...），按道理这不应该算“错误”这么严重吧（简单点，“不命中”而已）。