文档地址：What every programmer should know about memory

What every programmer should know about memory

introduction

内存性能的提升主要通过以下几个方面

RAM hardware design (speed and parallelism)
Memory controller designs.
CPU caches.
Direct memory access (DMA) for devices.

文章标题致敬

What Every Scientist Should Know About Floating-Point Arithmetic (oracle.com) 待阅读

关于南桥和北桥

北桥是负责连接CPU和高速组件的芯片组，包括内存控制器、图形处理器（如果有独立显卡）、高速系统总线（如前端总线）等。它通常位于主板上靠近CPU的位置，负责高速数据传输和协调CPU与其他主要组件的通信。

南桥则是连接北桥和其他低速外设的芯片组。它负责管理与外部设备的连接，包括硬盘驱动器、USB接口、音频设备、网卡等。南桥也提供了一些基本的系统管理功能，如电源管理、硬件监控等。

随着CPU的发展，内存控制器和PCIE控制器整合到CPU中，传统的北桥功能已经整合到CPU内部了，南桥依然负责处理低速设备（未来也有可能被整合）。

CPU通过MC(memory controller)连接内存，每个CPU连接对应的内存，相比于通过北桥连接提高了内存带宽。但是带来了NUMA架构的问题。

现代架构：

cache容量有限问题：预取

缓存一致性相关：

实现缓存一致性的两种方法

写直达（write—through）：修改cache line中的数据就直接写回内存
写回(write-back)：修改cache line以后将其标记为dirty，当cache line中的内容被替换时，dirty位的cache line将会写回内存

写直达相较于写回实现起来简单，但是频繁的写内存性能较差，因此写回更常见

写回还存在一个问题，当一个处理器的cache line是脏的，其他处理器想要访问这部分数据时，不能直接从内存读取，而是应该读取第一个处理器cache中的数据。

关于linux存储软件栈

mmap系统调用

mmap将一个文件或者其它对象映射进内存。文件被映射到多个页上，如果文件的大小不是所有页的大小之和，最后一个页不被使用的空间将会清零。munmap执行相反的操作，删除特定地址区域的对象映射。

当使用mmap映射文件到进程后,就可以直接操作这段虚拟地址进行文件的读写等操作,不必再调用read,write等系统调用.但需注意,直接对该段内存写时不会写入超过当前文件大小的内容.

采用共享内存通信的一个显而易见的好处是效率高，因为进程可以直接读写内存，而不需要任何数据的拷贝。对于像管道和消息队列等通信方式，则需要在内核和用户空间进行四次的数据拷贝，而共享内存则只拷贝两次数据：一次从输入文件到共享内存区，另一次从共享内存区到输出文件。实际上，进程之间在共享内存时，并不总是读写少量数据后就解除映射，有新的通信时，再重新建立共享内存区域。而是保持共享区域，直到通信完毕为止，这样，数据内容一直保存在共享内存中，并没有写回文件。共享内存中的内容往往是在解除映射时才写回文件的。因此，采用共享内存的通信方式效率是非常高的。