计算机底层原理 - 1

1. CPU、内存

• CPU：用于计算的硬件
• 内存：用于存储

一个程序的执行过程： 程序代码在内存中跑，cpU向内存要一条条待执行指令（即代码编译后的底层计算指令），到cpu中进行计算，计算完毕后结果在存放到内存，以待后续使用，依此执行所有指令

• cpu在自己的缓存或寄存器等事物中取出数据计算，速度非常快，是到内存中取数据的100倍。
  • 如何提高这个速度？ —— 使用缓存技术（目前使用最多为三级缓存L1,L2,L3）
  • 依次从 L1 -> L2 -> L3 -> 内存 查找数据，返回数据时则依次 内存 -> L3 -> L2 -> L1 留下数据备份（缓存）
  • 空间局部性原理：取数据时，将待取数据附近的数据一同取了，减少频繁的向内存取数据操作（这里绝大多数采用 64字节 作为附近数据同一取出，这个概念叫 缓存行）

• 缓存一致性协议（硬件协议）：

当多线程编程时，两个计算读取了同一行数据，并做修改后，通知另一线程更新数据就极为重要了，这里同步数据的协议即为 缓存一致性协议，目前Inter、AMD使用MESI最为广泛。

让两个不同线程修改数据，尽量在不同一行缓存行，如此减少缓存一致性原则带来的数据同步消耗