啟發式緩存計算

A. 為什麼CPU要分一級緩存、二級緩存和三級緩存

CPU緩存就是CPU內部的緩存運行頻率，緩存的大小與結構對CPU速度的影響較大，因此緩存大小也是CPU重要的性能指標之一。

CPU緩存的作用主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，而緩存的容量要比內存要小的太多，但是其速度要比內存快的多，因此這樣會讓CPU使用很長的時間等待數據到來或把數據寫入內存中。

搜索在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就能夠避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度。

當CPU需要讀取數據並進行計算時，首先需要將CPU緩存中查到所需的數據，並在最短的時間下交付給CPU。

如果沒有查到所需的數據，CPU就會提出「要求」經過緩存從內存中讀取，再原路返回至CPU進行計算。而同時，把這個數據所在的數據也調入緩存，可以使得以後對整塊數據的讀取都從緩存中進行，不必再調用內存。

一級緩存（L1 Cache）

CPU一級緩存，就是指CPU的第一層級的高速緩存，主要當擔的工作是緩存指令和緩存數據。一級緩存的容量與結構對CPU性能影響十分大，但是由於它的結構比較復雜，又考慮到成本等因素，一般來說，CPU的一級緩存較小，通常CPU的一級緩存也就能做到256KB左右的水平。

二級緩存（L2 Cache66）

CPU二級緩存，就是指CPU的第二層級的高速緩存，而二級緩存的容量會直接影響到CPU的性能，二級緩存的容量越大越好。例如intel的第八代i7-8700處理器，共有六個核心數量，而每個核心都擁有256KB的二級緩存，屬於各核心獨享，這樣二級緩存總數就達到了1.5MB。

三級緩存（L3 Cache）

CPU三級緩存，就是指CPU的第三層級的高速緩存，其作用是進一步降低內存的延遲，同時提升海量數據量計算時的性能。和一級緩存、二級緩存不同的是，三級緩存是核心共享的，能夠將容量做的很大。

CPU的核心數量、高頻高低都會影響性能，但如果讓CPU更聰明、更有效率的執行計算任務，那麼緩存的作用就至關重要了。

(1)啟發式緩存計算擴展閱讀：

CPU主要性能參數：

1、主頻

主頻也叫時鍾頻率，單位是兆赫（MHz）或千兆赫（GHz），用來表示CPU的運算、處理數據的速度。

2、外頻

外頻是CPU的基準頻率，單位是MHz。CPU的外頻決定著整塊主板的運行速度。

3、匯流排頻率

前端匯流排（FSB)是將CPU連接到北橋晶元的匯流排。前端匯流排（FSB）頻率（即匯流排頻率）是直接影響CPU與內存直接數據交換速度。

4、倍頻系數

倍頻系數是指CPU主頻與外頻之間的相對比例關系。

5、緩存

緩存大小也是CPU的重要指標之一，而且緩存的結構和大小對CPU速度的影響非常大，CPU內緩存的運行頻率極高，一般是和處理器同頻運作，工作效率遠遠大於系統內存和硬碟。

B. 請教如何設置comsol使其多計算節點並行

如何設置comsol使其多計算節點並行
一級緩存：6x64KB
二級緩存：6x256KB
三級緩存：15MB

也就是說一、二級緩存是每個核心所獨佔得，而三級緩存是共享的。
每個核心要做計算必然要從內存獲取數據，這個過程比較慢。緩存就是一個小空間（很貴）存儲常用數據，從而減少從內存拿數據的時間。

當多節點計算時，不同節點的CPU需要交換數據，這時瓶頸是網路傳輸，即使是最貴的連接硬體速度也是很慢的，此時跟緩存基本沒太大關系。

C. 關於CPU 2級緩存是怎麼計算的

CPU緩存（Cache Memoney）位於CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小但交換速度快。在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度。由此可見，在CPU中加入緩存是一種高效的解決方案，這樣整個內存儲器（緩存+內存）就變成了既有緩存的高速度，又有內存的大容量的存儲系統了。緩存對CPU的性能影響很大，主要是因為CPU的數據交換順序和CPU與緩存間的帶寬引起的。

緩存的工作原理是當CPU要讀取一個數據時，首先從緩存中查找，如果找到就立即讀取並送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從內存中讀取並送給CPU處理，同時把這個數據所在的數據塊調入緩存中，可以使得以後對整塊數據的讀取都從緩存中進行，不必再調用內存。

正是這樣的讀取機制使CPU讀取緩存的命中率非常高（大多數CPU可達90%左右），也就是說CPU下一次要讀取的數據90%都在緩存中，只有大約10%需要從內存讀取。這大大節省了CPU直接讀取內存的時間，也使CPU讀取數據時基本無需等待。總的來說，CPU讀取數據的順序是先緩存後內存。

最早先的CPU緩存是個整體的，而且容量很低，英特爾公司從Pentium時代開始把緩存進行了分類。當時集成在CPU內核中的緩存已不足以滿足CPU的需求，而製造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量。因此出現了集成在與CPU同一塊電路板上或主板上的緩存，此時就把 CPU內核集成的緩存稱為一級緩存，而外部的稱為二級緩存。一級緩存中還分數據緩存（I-Cache）和指令緩存（D-Cache）。二者分別用來存放數據和執行這些數據的指令，而且兩者可以同時被CPU訪問，減少了爭用Cache所造成的沖突，提高了處理器效能。英特爾公司在推出Pentium 4處理器時，還新增了一種一級追蹤緩存，容量為12KB.

隨著CPU製造工藝的發展，二級緩存也能輕易的集成在CPU內核中，容量也在逐年提升。現在再用集成在CPU內部與否來定義一、二級緩存，已不確切。而且隨著二級緩存被集成入CPU內核中，以往二級緩存與CPU大差距分頻的情況也被改變，此時其以相同於主頻的速度工作，可以為CPU提供更高的傳輸速度。

二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異，由此可見二級緩存對於CPU的重要性。

CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中，當緩存中沒有CPU所需的數據時（這時稱為未命中），CPU才訪問內存。從理論上講，在一顆擁有二級緩存的CPU中，讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%，剩下的20%從二級緩存中讀取。由於不能准確預測將要執行的數據，讀取二級緩存的命中率也在80%左右（從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%）。那麼還有的數據就不得不從內存調用，但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中，還會帶有三級緩存，它是為讀取二級緩存後未命中的數據設計的—種緩存，在擁有三級緩存的CPU中，只有約5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了CPU的效率。

為了保證CPU訪問時有較高的命中率，緩存中的內容應該按一定的演算法替換。一種較常用的演算法是「最近最少使用演算法」（LRU演算法），它是將最近一段時間內最少被訪問過的行淘汰出局。因此需要為每行設置一個計數器，LRU演算法是把命中行的計數器清零，其他各行計數器加1。當需要替換時淘汰行計數器計數值最大的數據行出局。這是一種高效、科學的演算法，其計數器清零過程可以把一些頻繁調用後再不需要的數據淘汰出緩存，提高緩存的利用率。

CPU產品中，一級緩存的容量基本在4KB到18KB之間，二級緩存的容量則分為128KB、256KB、512KB、1MB等。一級緩存容量各產品之間相差不大，而二級緩存容量則是提高CPU性能的關鍵。二級緩存容量的提升是由CPU製造工藝所決定的，容量增大必然導致CPU內部晶體管數的增加，要在有限的CPU面積上集成更大的緩存，對製造工藝的要求也就越高。

雙核心CPU的二級緩存比較特殊，和以前的單核心CPU相比，最重要的就是兩個內核的緩存所保存的數據要保持一致，否則就會出現錯誤，為了解決這個問題不同的CPU使用了不同的辦法：

Intel雙核心處理器的二級緩存
目前Intel的雙核心CPU主要有Pentium D、Pentium EE、Core Duo三種，其中Pentium D、Pentium EE的二級緩存方式完全相同。Pentium D和Pentium EE的二級緩存都是CPU內部兩個內核具有互相獨立的二級緩存，其中，8xx系列的Smithfield核心CPU為每核心1MB，而9xx系列的Presler核心CPU為每核心2MB。這種CPU內部的兩個內核之間的緩存數據同步是依靠位於主板北橋晶元上的仲裁單元通過前端匯流排在兩個核心之間傳輸來實現的，所以其數據延遲問題比較嚴重，性能並不盡如人意。
Core Duo使用的核心為Yonah，它的二級緩存則是兩個核心共享2MB的二級緩存，共享式的二級緩存配合Intel的「Smart cache」共享緩存技術，實現了真正意義上的緩存數據同步，大幅度降低了數據延遲，減少了對前端匯流排的佔用，性能表現不錯，是目前雙核心處理器上最先進的二級緩存架構。今後Intel的雙核心處理器的二級緩存都會採用這種兩個內核共享二級緩存的「Smart cache」共享緩存技術。

AMD雙核心處理器的二級緩存
Athlon 64 X2 CPU的核心主要有Manchester和Toledo兩種，他們的二級緩存都是CPU內部兩個內核具有互相獨立的二級緩存，其中，Manchester核心為每核心512KB，而Toledo核心為每核心1MB。處理器內部的兩個內核之間的緩存數據同步是依靠CPU內置的System Request Interface(系統請求介面，SRI)控制，傳輸在CPU內部即可實現。這樣一來，不但CPU資源佔用很小，而且不必佔用內存匯流排資源，數據延遲也比Intel的Smithfield核心和Presler核心大為減少，協作效率明顯勝過這兩種核心。不過，由於這種方式仍然是兩個內核的緩存相互獨立，從架構上來看也明顯不如以Yonah核心為代表的Intel的共享緩存技術Smart Cache。

D. db2 如何計算表空間和表緩存空間

BufferPool的大小 = 每頁的大小(PageSize) X 頁數(Size)
如下面這一句之中，申請了900000個大小為16384(16K)的頁, 所以BufferPool的總大小是: 900000 * 16K = 14400000K = 14064.5M = 13.73G. 即表緩存的空間是13.73G
CREATE BUFFERPOOL "BP16" SIZE 900000 PAGESIZE 16384 NOT EXTENDED STORAGE;

創建表空間的時候，可以指定PageSize的大小，以及其所佔空間的大小。 對已有的tablespace可以通過Total Pages * PageSize計算表空間的大小。

如下命令可以查看當前的tablespace的狀況：
db2=> List tablespaces show detail
Tablespace ID = 2
Name = USERSPACE1
Type = Database managed space
Contents = All permanent data. Large table space.
State = 0x0000
Detailed explanation:
Normal
Total pages = 8192 //表空間中的頁總數
Useable pages = 8160
Used pages = 2912
Free pages = 5248
High water mark (pages) = 2912
Page size (bytes) = 4096 //表空間的頁面大小。
Extent size (pages) = 32
Prefetch size (pages) = 32
Number of containers = 1

該UserSpace1的實際大小是8192 * 4K = 32M

E. 在我們計算，有沒有那些計算方式符合我們計算機的思維

計算思維是建立在計算過程的能力和限制之上的，不管這些過程是由人還是由機器執行的。計算方法和模型給了我們勇氣去處理那些原本無法由任何個人獨自完成的問題求解和系統設計。計算思維直面機器智能的不解之謎：什麼人類能比計算機做得更好？什麼計算機能比人類做得更好？最基本的是它涉及這樣的問題：什麼是可計算的？今天，我們對這些問題的答案仍是一知半解。

計算思維是每個人的基本技能，不僅僅屬於計算機科學家。在閱讀、寫作和算術（英文簡稱3R）之外，我們應當將計算思維加到每個孩子的解析能力之中。正如印刷出版促進了3R的傳播，計算和計算機也以類似的正反饋促進了計算思維的傳播。

計算思維涉及運用計算機科學的基礎概念去求解問題、設計系統和理解人類的行為。計算思維涵蓋了反映計算機科學之廣泛性的一系列思維活動。

當求解一個特定的問題時，我們會問：解決這個問題有多困難？怎樣才是最佳的解決之道? 計算機科學根據堅實的理論基礎來准確地回答這些問題。表明問題的困難程度是為了考量機器——就是用來運行其解的計算工具之基本能力。我們必須考慮機器的指令系統、它的資源約束和它的操作環境。

為了有效地求解一個問題，我們可能要進一步問：一個近似解是否就足夠了，是否可以利用一下隨機化，以及是否允許誤正或誤負。計算思維就是把一個看來困難的問題重新闡述成一個我們知道怎樣解的問題，如通過約簡、嵌入、轉化和模擬的方法。

計算思維是一種遞歸思維。它是並行處理。它是把代碼譯成數據又把數據譯成代碼。它是由推廣量綱分析進行的類型檢查。對於別名或賦予人與物多個名字的做法，它既知道其益處又了解其害處。對於間接定址和程序調用的做法，它既知道其威力又了解其代價。它評價一個程序時，不僅僅根據其准確性和效率，還有美學的考量，而對於系統的設計，還考慮簡潔和優雅。

計算思維採用了抽象和分解來迎戰浩大復雜的任務或者設計巨大復雜的系統。它是關注的分離。它是選擇合適的方式去陳述一個問題，或者是選擇合適的方式對一個問題的相關方面建模使其易於處理。它是利用不變數簡明扼要且表述性地刻畫系統的行為。它是我們在不必理解每一個細節的情況下就能夠安全地使用、調整和影響一個大型復雜系統的信心。它就是為預期的多個用戶而進行的模塊化，它就是為預期的未來應用而進行的預置和緩存。

計算思維是通過冗餘、堵錯、糾錯的方式，在最壞情況下進行預防、保護和恢復的一種思維。它稱堵塞為死結，叫合同為界面。它就是學習在諧調同步相互會合時如何避免競爭的情形。

計算思維是利用啟發式推理來尋求解答。它就是在不確定情況下的規劃、學習和調度。它就是搜索、搜索、再搜索，最後得到的是一系列的網頁，一個贏得游戲的策略，或者一個反例。計算思維是利用海量的數據來加快計算。它就是在時間和空間之間，在處理能力和存儲容量之間的權衡。

考慮這些日常中的事例：當你女兒早晨去學校時，她把當天需要的東西放進背包；這就是預置和緩存。當你兒子弄丟他的手套時，你建議他沿走過的路回尋；這就是回推。在什麼時候你停止租用滑雪板而為自己買一對呢？這就是在線演算法。在超市付賬時你應當去排哪個隊呢？這就是多伺服器系統的性能模型。為什麼停電時你的電話仍然可用？這就是失敗的無關性和設計的冗餘性。完全自動的大眾圖靈測試是如何區分計算機和人類（簡稱CAPTCHA）的，即CAPTCHAs是怎樣鑒別人類的？這就是充分利用求解人工智慧難題之艱難來挫敗計算代理程序。

計算思維將滲入到我們每個人的生活之中，那時諸如演算法和前提條件已成為每個人日常詞彙的一部分，非確定論和垃圾收集已含有計算機學家所指的含義，而樹已常常被倒過來畫了。

我們已見證了計算思維在其它學科中的影響。例如，機器學習已經改變了統計學。就數據尺度和維數而言，統計學慣用於各類問題的規模僅在幾年前還是不可想像的。各種組織的統計部門都聘請了計算機科學家。計算機學院系正在聯姻已有或開設新的統計部門。

計算機學家們近來對生物科學的興趣是由他們堅信生物學家能夠從計算思維中獲益的信念驅動的。計算機科學對於生物學的貢獻決不限於其能夠在海量時序數據中搜索尋找模式規律的本領。最終的希望是數據結構和演算法——我們的計算抽象和方法——能夠以闡釋其功能的方式表示蛋白質的結構。計算生物學正在改變著生物學家的思考方式。類似地，計算博弈理論正改變著經濟學家的思考方式，納米計算改變著化學家的思考方式，量子計算改變著物理學家的思考方式。

這種思維將成為不僅僅是其他科學家，而且是其他每一個人的技能組合之部分。普在計算之於今天就是計算思維之於明天。普在計算是已變為今日之現實的昨日之夢，計算思維就是明日之現實。

它是什麼，又不是什麼

計算機科學是計算的學問——什麼是可計算的，怎樣去計算。因此，計算思維具有以下特性：

概念化，不是程序化。計算機科學不是計算機編程。像計算機科學家那樣去思維意味著遠遠不止能為計算機編程。它要求能夠在抽象的多個層次上思維。

基礎的，不是機械的技能。基礎的技能是每一個人為了在現代社會中發揮職能所必須掌握的。生搬硬套之機械的技能意味著機械的重復。具有諷刺意味的是，只有當計算機科學解決了人工智慧的宏偉挑戰——使計算機像人類一樣思考之後，思維才會變成機械的生搬硬套。

人的，不是計算機的思維。計算思維是人類求解問題的一條途徑，但決非試圖使人類像計算機那樣地思考。計算機枯燥且沉悶；人類聰穎且富有想像力。我們人類賦予計算機以激情。配置了計算設備，我們就能用自己的智慧去解決那些計算時代之前不敢嘗試的問題，就能建造那些其功能僅僅受制於我們想像力的系統。

數學和工程思維的互補與融合。計算機科學在本質上源自數學思維，因為像所有的科學一樣，它的形式化解析基礎築於數學之上。計算機科學又從本質上源自工程思維，因為我們建造的是能夠與實際世界互動的系統。基本計算設備的限制迫使計算機學家必須計算性地思考，不能只是數學性地思考。構建虛擬世界的自由使我們能夠超越物理世界去打造各種系統。

是思想，不是人造品。不只是我們生產的軟體硬體人造品將以物理形式到處呈現並時時刻刻觸及我們的生活，更重要的是還將有我們用以接近和求解問題、管理日常生活、與他人交流和互動之計算性的概念；而且，

面向所有的人，所有地方。當計算思維真正融入人類活動的整體以致不再是一種顯式之哲學的時候，它就將成為現實。

許多人將計算機科學等同於計算機編程。有些家長為他們主修計算機科學的孩子看到的只是一個狹窄的就業范圍。許多人認為計算機科學的基礎研究已經完成，剩下的只是工程部分而已。當我們行動起來去改變這一領域的社會形象時，計算思維就是一個引導著計算機教育家、研究者和實踐者的宏大願景。我們特別需要走進大學之前的聽眾，包括老師、父母、學生，向他們傳送兩個主要信息：

1)智力上極有挑戰性並且引人入勝的科學問題依舊亟待理解和解決。這些問題的范圍和解決方案的范圍之唯一局限就是我們自己的好奇心和創造力；同時一個人可以主修計算機科學並且干什麼都行。一個人可以主修英語或者數學，接著從事各種各樣的職業。計算機科學也一樣。一個人可以主修計算機科學，接著從事醫學、法律、商業、政治，以及任何類型的科學和工程，甚至藝術工作。

2)計算機科學的教授應當為大學新生開一門稱為「怎麼像計算機科學家一樣思維」的課，面向非專業的，而不僅僅是計算機科學專業的學生。我們應當使大學之前的學生接觸計算的方法和模型。我們應當設法激發公眾對於計算機領域中的科學探索之興趣，而不是悲嘆對其興趣的衰落或者哀泣其研究經費的下降。所以，我們應當傳播計算機科學的快樂、崇高和力量，致力於計算思維的常識化。

F. 一級緩存如何計算

對是一級指令緩存+一級數據緩存！羿龍II X4 945每個核心的一級指令緩存是64+一級數據緩存是64=128 x4個核心=512

Intel Core 2 Quad Q8200/盒裝 介面類型 LGA 775
核心類型 Yorkfield
生產工藝 45納米
核心電壓 1.25V
主頻 2.33GHz
外頻 外頻 333MHz
倍頻 7X
一級緩存 L1=4×64K
二級緩存 L2=4M
前端匯流排頻率 1333MHz

HyperTransport匯流排技術 無HyperTransport匯流排技術
超線程技術 無超線程技術
64位處理器 是
TDP技術 支持TDP技術
Virtualization(虛擬化) 無Virtualization(虛擬化)技術
核心數量 四核
工作功率 95
包裝 盒裝

型號 Athlon II X2 240
適用類型 台式機
介面類型 Socket AM3(938)
生產工藝 45納米
主頻 2.8GHz
外頻 外頻 200MHz
倍頻 14X
一級緩存 L1=2×128K
二級緩存 L2=2×1M
前端匯流排頻率 2000MHz

HyperTransport匯流排技術 支持HyperTransport匯流排技術
超線程技術 無超線程技術
64位處理器 是
核心數量 雙
包裝 盒裝
其它性能 2.34億個晶體管; 內置DDR2和DDR3內存控制器; 支持HyperTransport 3.0匯流排; 支持SSE,SSE2,SSE3,SSE4A多媒體指令集和X86-64運算指令集

G. 幀緩存怎麼計算

公式：顯存容量=顯示解析度*位數/每象素

例子：當顯示器解析度是1024x768時，計算24位點陣圖需要的幀緩沖內存：

（1024x768x24bit）/8Byte/bit

=2359296Byte

=2.25MB（按1MB=1024KB計算）

幀緩存不止VRAY有，MAX，巴西，FR等等都有自己的幀緩存，幀緩存的都有自己的獨有功能，比如VRAY的幀緩直接功能是顯示渲染的單幀圖片或者序列圖片，但每個幀緩存都是不同的，VRAY的幀緩存可以顯示出VRAY特有的渲染通道，還可以實現滑鼠跟隨渲染等。

(7)啟發式緩存計算擴展閱讀：

幀緩存可以在系統存儲器(內存)的任意位置，視頻控制器通過訪問幀緩存來刷新屏幕。 幀緩存也叫刷新緩存 Frame buffer 或 refresh buffer, 這里的幀(frame)是指整個屏幕范圍。

幀緩存有個地址，是在內存里。我們通過不停的向frame buffer中寫入數據， 顯示控制器就自動的從frame buffer中取數據並顯示出來。全部的圖形都共享內存中同一個幀緩存。