缓存（Cache）是计算机体系结构中用于加速内存访问的重要组件。本文系统地研究了缓存的基本概念、局部性原理、缓存映射方式、替换策略、缓存未命中处理方法及多处理器环境下的缓存一致性协议。通过分析不同缓存策略对系统性能的影响，我们探讨了如何优化缓存设计，以提高数据访问效率，降低缓存未命中率（Miss Rate），从而提升整体计算机系统的性能。
随着计算机硬件技术的快速发展，处理器（CPU）性能不断提升，但主存（DRAM）访问速度的进步相对较慢，导致“存储墙”问题（Memory Wall）。为了弥补 CPU 和内存之间的速度差异，现代计算机体系结构采用了分层存储结构（Memory Hierarchy），其中缓存（Cache）作为高速缓存存储器，减少了 CPU 直接访问主存的次数，提高了数据访问速度。
Example[1]:
#include <stdio.h>
int add(int i, int j)
{
int res = 0;
__asm ("ADD %[result], %[input_i], %[input_j]"
: [result] "=r" (res)
: [input_i] "r" (i), [input_j] "r" (j)
);
return res;
}
int main(void)
{
int a = 1;
int b = 2;
int c = 0;
c = add(a,b);
printf("Result of %d + %d = %d\n", a, b, c);
}本文章作为一个 ARM 指令的速查表使用。
MNEMONIC{S}{condition} {Rd}, Operand1, Operand2本文主要讲述和理解虚拟内存（后文简称 VM， VA 等）、Page、TLB 的概念，行文可能较为跳跃，需要特别注意。
什么是虚拟内存？
Virtual memory is a technique used by operating systems to enable programs to use more memory than is physically available in the system. When a program accesses memory, the address it uses is a virtual address, which is translated by the hardware into a physical address that corresponds to a location in physical memory. This translation process can be slow, especially if it has to be performed every time the program accesses memory.
在服务器架构中，NUMA（Non-Uniform Memory Access）和 Socket（CPU 插槽）是紧密相关但又不同的概念：
1. NUMA 体系结构
NUMA 是一种内存访问架构，在多处理器系统中，每个 CPU 访问本地内存的速度比访问远程（其他 CPU 连接的）内存更快。NUMA 的关键点：
• 每个 NUMA 节点（Node）包含一个或多个 CPU 核心及其本地内存。
• 访问本地 NUMA 节点的内存（Local Memory）速度更快，而访问远程 NUMA 节点的内存（Remote Memory）则会有更高的延迟。
本文主要研究流水线技术在计算机体系结构中的应用。流水线技术分为两个大的部分，本部分统一研究流水线的基础知识部分，总体而言可以分为以下几类：