计算机系统的内部设计、各类应用架构无不是受此影响。
计算机存储体系
图：《深入理解计算机系统》
时间和空间局部性原理 决定了上一层级做下一层级的缓存；
计算机各层次速度表
| 序号 | 存储英文名称 | 存储中文名称 | 容量 | 时间（纳秒） | 微秒 | 毫秒 | CPU 时钟周期数 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | CPU 寄存器 | 几十~几百 KB | 0.5 | 1 | |||
| 2 | L1 cache reference | 读取 CPU 一级缓存 | 几十~几百 KB | 0.5 | 1 | ||
| 3 | Branch mispredict | (转移、分支预测) 比如:if | 5 | 10 | |||
| 4 | L2 cache reference | 读取 CPU 的二级缓存 | 几百 KB~几 MB | 7 | 14 | ||
| 5 | Mutex lock/unlock | 互斥锁\解锁 | 25 | 50 | |||
| 6 | Main memory reference | 内存引用（找到内存地址） | 几百 MB~几 GB | 100 | 0.1 | 200 | |
| 7 | Compress 1K bytes with Zippy | 使用 Zippy 压缩 1K 字节数据 | 3000 | 3 | 6000 | ||
| 8 | Send 1K bytes over 1 Gbps network | 在 1Gbps 的网络上发送 1k 字节 | 10,000 | 10 | 0.01 | 40000 | |
| 9 | Read 4K randomly from SSD | SSD 磁盘随机读 4k | 150,000 | 150 | 0.15 | 300,000 | |
| 10 | Read 1 MB sequentially from memory | 从内存顺序读取 1MB | 250,000 | 250 | 0.25 | 500000 | |
| 11 | Round trip within same datacenter | 从一个数据中心往返一次，ping 一下 | 500,000 | 500 | 0.5 | 1000,000 | |
| 12 | Disk seek | 磁盘搜索 | 几百 GB~几 TB | 10,000,000 | 10,000 | 1 | 20,000,000 |
| 13 | Read 1 MB sequentially from network | 从网络上顺序读取 1 兆的数据 | 10,000,000 | 10,000 | 1 | 20,000,000 | |
| 14 | Read 1 MB sequentially from SSD | 从 SSD 磁盘顺序读出 1MB | 30,000,000 | 30,000 | 3 | 60,000,000 | |
| 15 | Send packet CA->Netherlands->CA | 一个包的一次远程访问 | 150,000,000 | 150,000 | 15 | 300,000,000 |
表引自（有修改）：https://gist.github.com/jboner/2841832
寄存器速度等于 CPU 时钟周期，表假设 CPU 的 1 次晶振频率 0.5 纳秒，对应 CPU2.0GHz。
原表格：
| Name | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| L1 cache reference | 0.5 | ns | |||||
| Branch mispredict | 5 | ns | |||||
| L2 cachereference | 7 | ns | 14x L1 cache | ||||
| Mutex lock/unlock | 25 | ns | |||||
| Main memory reference | 100 | ns | 20x L2 cache, 200x L1 cache | ||||
| Compress 1K bytes with Zippy | 3,000 | ns | 3 | us | |||
| Send 1K bytes over 1 Gb ps network | 10,000 | ns | 10 | us | |||
| Read 4K randomly from SSD | 150,000 | ns | 150 | us | ~1GB/sec SSD | ||
| Read 1 MB sequentially from memory | 250,000 | ns | 250 | us | |||
| Round trip within same datacenter | 500,000 | ns | 500 | us | |||
| Read 1 MB sequentially from SSD | 1,000,000 | ns | 1,000 | us | 1 | ms | ~1GB/sec SSD, 4X memory |
| Disk seek | 10,000,000 | ns | 10,000 | us | 10 | ms | 20x datacenter roundtrip |
| Read 1 MB sequentially | 20,000,000 | ns | 20,000 | us | 20 | ms | 80x memory, 20X SSD |
| Send pack et CA->Netherlands->CA | 150,000,000 | ns | 150,000 | us | 150 | ms |
CPU 内部寄存器速度和 DRAM 内存的速度差异来源
制造工艺和成本决定。CPU 内部的寄存器使用的 SRAM 工艺，是 6 个晶体管电路原件组成的，不需要刷电，频率等同 CPU 时钟。而 DRAM 内存就没那么复杂的晶体管了，造价合适，需要定期刷电（刷新）维持存储数据，这里就消耗了大量时间，是性价比的妥协。具体可见DRAM 和 SRAM 的区别
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