什麼是空間局部性

存取某個位址後，其附近的位址也容易在不久後被存取的性質。例如依序讀取陣列的處理，是以快取行為單位一併載入的原因。

日文名稱: 空間的局所性

「空間局部性」出現在1領域的2道練習題中（CPU與架構等）。

這個名詞所屬的領域: 記憶體階層與效能

練習空間局部性的題目

設置快取記憶體的主要目的，下列何者正確？

  1. A為了在切斷電源後仍能保存資料
  2. B為了將常用資料放在 CPU 附近，縮小與主記憶體之間的速度差距
  3. C為了修正運算結果的錯誤
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正確答案：B. 為了將常用資料放在 CPU 附近，縮小與主記憶體之間的速度差距

CPU 處理一個時脈只需 0.2〜0.3 ns，但存取 DRAM 需要數十〜100 ns，也就是數百個時脈。因此將常用的資料與指令放在高速 SRAM 的快取中，以減少等待時間。快取利用的是短時間內會再次使用相同資料的時間局部性，以及會連續使用相鄰位址的空間局部性；L1 只需數個時脈即可存取，即使是 L3 也只需數十個時脈。

目前許多 CPU 所使用之快取列（快取區塊）的大小，下列何者為一般情況？

  1. A1 位元組
  2. B64 位元組
  3. C64 MB
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正確答案：B. 64 位元組

許多 CPU 在快取與主記憶體之間，是以 64 位元組的快取列為單位交換資料。相鄰位址的資料經常會被連續使用（空間局部性），所以一併取入較有效率，也與 DRAM 的突發傳輸（DDR4 為 8 次 × 8 位元組 = 64 位元組）相符。在多執行緒程式中，必須注意若不同的變數位於同一條快取列，會發生互相爭奪的「偽共享」（false sharing）。

解析中的「空間局部性」

出現「空間局部性」的題目（2題）

  1. 設置快取記憶體的主要目的，下列何者正確？
  2. 目前許多 CPU 所使用之快取列（快取區塊）的大小，下列何者為一般情況？

相關名詞

快取記憶體 時間局部性 偽共享（False sharing） 失誤懲罰 平均記憶體存取時間(AMAT) 全相聯快取 快取行 直接映射快取 非阻塞快取 容量失誤

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