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1. 局部性原理

局部性原理是指計算機在執行某個程序時，傾向於使用最近使用的數據。局部性原理有兩種表現形式：時間局部性和空間局部性。

時間局部性是指被引用過的存儲器位置很可能會被再次引用，例如：重復的引用一個變量時則表現出較好的時間局部性

空間局部性是指被引用過的存儲器位置附近的數據很可能將被引用；例如：遍歷二維數組時按行序訪問數據元素具有較好的空間局部性

2. 緩存與緩沖

緩沖通常在接收者和發送者速度差異較大的場合使用，例如：網絡緩沖區；

緩存通常用於補償不同存儲器之間的讀寫速度差異，例如：Cache；

緩存和緩沖一個重要的區別是：對於緩沖來說，接收者接下來想要使用的數據就在緩沖區中；而緩存的有效性是依賴於局部性的，即對於緩存來說，快速存儲器接下來想要使用的數據不一定就在緩沖存儲器中。

3. 緩存層次結構

如圖所示，最上層的是寄存器，最下層的是遠程文件系統，從下到上，存儲器的速度更快，造價更貴因而容量更小。

上一層的存儲器保存著下一層存儲器中部分數據的拷貝，上一層即作為下一層的緩存；

當需要第k+1層的某個數據時，先在第k層中尋找，若找到，則稱為緩存命中，若沒找到，則稱為緩存不命中；

當緩存不命中時，需要從第k+1層拷貝需要的數據到第k層，這樣就可能會需要替換第k層中已經緩存的某些數據，需要替換時通常會有個替換策略來指導替換哪些數據；

緩存機制與局部性原理