在计算机系统中，我们利用“引用局部性”这一概念来提高缓存的效率，其核心在于尝试预测数据的后续使用情况。引用局部性主要分为两类：空间局部性和时间局部性。理解这两种局部性表示之间的区别，对于提升缓存效率和系统的整体运行流程至关重要。
空间局部性（Spatial Locality）是指程序在给定的时间段内，访问物理位置上彼此相邻的内存单元的特征。时间局部性（Temporal Locality）则是指程序在某个时间段内再次访问同一内存地址的概率。
编译器、处理器和缓存系统都会利用这两个概念，通过将数据预取到缓存中来提高缓存命中率，从而减少访问时间并加快执行速度。
空间局部性（Spatial Locality）
空间局部性意味着，所有存储在最近执行的指令附近的指令，都有很高的被执行几率。它指的是使用存储位置相对接近的数据元素（或指令）。
空间局部性的优势
- 提高缓存利用率：空间局部性具有更好的缓存可预测性，因为数据块被预加载到缓存中，从而减少了对内存的进一步访问需求。
- 优化数据预取：当存在空间局部性时，系统可以提前将数据预取到缓存中，预测后续靠近当前内存地址的缓存地址将被访问。这最大限度地减少了归因于内存访问时间的周期数。
- 适用于顺序访问模式：例如访问数组的循环中的顺序数据访问模式，能从主动的空间局部性中获益良多，在这种情况下，缓存中的数据通过加载相邻数据为未来的访问做好了准备（即“预热”）。
空间局部性的劣势
- 对非顺序访问的益处有限：非顺序访问是另一个可能无法通过增强空间局部性来改善的问题，因为如果调用者从未使用预加载的相邻数据，那么这可能会造成代价（浪费带宽）。
- 复杂访问模式下的缓存未命中增加：如果程序对内存进行随机或不可预测的访问，那么空间局部性可能会变得有害，因为它可能导致缓存未命中，加载进来的数据可能不再有用。
时间局部性（Temporal Locality）
时间局部性意味着最近执行的指令很有可能会再次被执行。因此，该指令被保存在缓存内存中，以便可以轻松获取，并且无需花费时间再次搜索相同的指令。
时间局部性的优势
- 非常适合重复操作：通常，循环类表现出良好的时间局部性，因为应用程序在执行过程中会反复使用相同的数据和指令。
- 提高频繁使用数据的性能：时间局部性将频繁访问的数据保留在缓存中，从而提高了系统性能，并减少了通常归因于从主检索数据的延迟。
- 减少缓存未命中：时间局部性这一属性确保了缓存未命中的数量非常有限，因为最近使用过的任何数据很可能再次被使用，因此它保留在缓存中，不需要再次从内存中获取。
时间局部性的劣势
- 仅限于频繁重用：虽然时间局部性只倾向于那些重复使用相同数据或指令的程序。然而，在数据很少被调用或仅仅被声明一次的上下文中，时间局部性有时是无效的，因为所需的数据在内存中不一定相邻。
- 缓存驱逐问题：如果基于时间局部性的假设导致缓存中填充了过多的信息，可能会导致重要数据被过早地从缓存中移除，从而导致缓存未命中。
时间局部性
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在时间局部性中，最近执行的指令很有可能在不久的将来再次被执行。
它指的是最近使用的内存位置被再次访问的执行趋势。
它也被称为时间局部性。
它在短时间内反复引用相同的数据。