CPU缓存局部性原理揭秘：为什么它能够影响计算机速度？

什么是局部性原理？

局部性原理 是计算机科学中一个重要的观察结果。程序在执行时，访问内存地址的趋势并非是完全随机的，而是倾向于在一段时间内，集中访问相对一段较小的地址范围。局部性原理 是许多系统优化设计的基础，比如缓存设计。

局部性原理 主要分两类：

时间局部性 (Temporal Locality)
如果某个数据被访问，那么它在不久的将来被再次访问的概率很高（即重复访问相同数据）空间局部性 (Spatial Locality)
如果某个数据被访问，那么它相邻位置的数据在不久被访问的概率很高（顺序访问相邻数据）局部性原理的重要性

局部性原理 是许多系统优化设计的理论基础：

CPU 缓存保留最近访问的数据，利用时间局部性行缓存利用空间局部性预取相邻数据Python 代码进行局部性展示

python 代码执行时，由于 cpu 多级缓存各个机器的大小均不一致，并且还会受多种因素影响，结果可能并不准确，仅展示思想。

1. 时间局部性

结果：

局部性原理 演示

可以看到，根据局部性原理。使用缓存 (Cache) 的设计能够显著提升代码执行速度。

总结

理解局部性原理并在实际编程中，有意识地组织数据访问模式。能够显著提升代码性能，在处理大数据集时效果尤为明显。