Mis on jagatud mälu?

Kaasaegsetel arvutitel on palju mälu. Igal CPU-l on oma vahemälu ja igale töötavale programmile määratakse oma osa süsteemi RAM-ist. Seda mälu saab kasutada ja määrata mitmel erineval viisil. Jagatud mälu on kontseptsioon, mis mõjutab erineval viisil nii protsessori vahemälu kui ka süsteemi RAM-i kasutamist.

Ühismälu riistvaras

Enamikul kaasaegsetel protsessoritel on kolm vahemälu taset, mida nimetatakse L1, L2 ja L3. L1 on väikseim ja kiireim vahemälu, samas kui L3 on suurim ja aeglasem. Kuid kõik need on kiiremad kui põhimälu juurde pääsemine, muutes löögisageduse jõudluse jaoks kriitiliseks. Paljud tegurid muudavad L1 vahemälu kiiremaks kui L3. Esiteks on L1 mälurakud füüsiliselt suuremad. Neid on ka vähem ja need asuvad protsessori tuumale palju lähemal, sageli selle sees.

Vahemäluploki paigutamine südamiku stantsialasse on mitmetuumaliste protsessorite puhul keerukam. Siinkohal saate valida, kas vahemälu on igas tuumas või väljaspool südamikku, täpsemalt nende vahel. Igal neist on oma eelised ja puudused.

Vahemälu paigutamine tuumasse minimeerib juurdepääsu latentsust, kuid tähendab ka seda, et iga tuum vajab oma vahemälu. See tähendab, et erinevate tuumade L1 vahemäludes võivad vahemälu read dubleerida, mis vähendab vahemäluruumi tõhusust. Seda nimetatakse kohalikuks vahemälluks ja kuigi see on juurdepääsuaja jaoks suurepärane, on see vahemäluruumi kasutamisel vähem tõhus ja nõuab vahemälu sidususe osas lisakulusid.

Jagatud vahemälu on vahemälu, mis on saadaval mitmele või kõigile mitmetuumalise protsessori tuumadele. Jagatud vahemälu tähendab, et mitu tuuma pääseb juurde konkreetsete andmete ühele eksemplarile, piirates dubleerimise tõttu raisatud ruumi. See tähendab ka seda, et üks tuum võib ajutiselt nõuda rohkem kui oma õiglase osa vahemäluruumist, kui tal seda vaja on, samas kui teised tuumad seda ei vaja. Selle hinnaks on pikenenud juurdepääsuaeg.

Jagatud vahemälud praktikas

Kaasaegsed protsessorid kasutavad mõlemat kontseptsiooni, kusjuures igal tuumal on kohalik L1 vahemälu. L3 vahemälu kipub olema jagatud paljude tuumade vahel, kuigi mõnikord mitte kõigi vahel. L2 varieerub, kuid võib olla kohalik või jagatud sõltuvalt konkreetsest CPU genereerimise arhitektuurist.

Näpunäide. Kiibiprotsessorite (nt tipptasemel AMD Ryzeni mudelid) puhul võidakse vahemälu jagada kiibi kõigi tuumade vahel, mitte kogu protsessori kõigi tuumadega. Vahemälu jagatud tuumade vahel pole vahet; isegi kui see on ainult kaks, on see ikkagi jagatud vahemälu, kuigi tasub rõhutada, et see on ainult osaliselt jagatud.

Märkus. Süsteemi RAM-i saab jagada ka mitme füüsilise protsessori vahel ühel emaplaadil või mitme protsessoriga süsteemi sõlmede vahel.

Tarkvara jagatud mälu

Kaasaegsetes arvutites ei saa tarkvara füüsilise mäluga otseselt tegeleda. Selle asemel määratakse sellele virtuaalse aadressi segment ja arvuti tõlgib need virtuaalsed aadressid vastavalt vajadusele füüsilisteks aadressideks. See aitab eraldada mälu üksikute protsesside jaoks, mis on turvalisuse tagamiseks kasulik.

Mõnel juhul võib olla soovitav mälus olevaid andmeid ühest protsessist teise üle kanda. Kõige tõhusam viis selleks on lubada kahel protsessil mäluruumi jagada. Nii saavad mõlemad protsessid lugeda samu andmeid ja omavahel suhelda. See aitab ka süsteemi RAM-i tõhusalt kasutada, kuna andmeid ei dubleerita.

Tarkvara ühismälu saavutatakse tavaliselt andmete ühe füüsilise koopia säilitamise ja sellele juurdepääsu kaardistamise kaudu virtuaalmälu kaudu iga protsessi jaoks, mis vajab juurdepääsu.

Järeldus

Jagatud mälu on kontseptsioon, mille kohaselt on ühele mäluosale juurdepääs mitme asja jaoks. Seda saab rakendada nii riist- kui ka tarkvaras. Protsessori vahemälu võib jagada mitme protsessori tuuma vahel. See kehtib eriti CPU vahemälu kõrgemate tasandite puhul. Süsteemimälu võib jagada ka erinevate füüsiliste protsessorite vahel ühes suuremas süsteemis.

Tarkvaras võib jagatud mälu võimaldada IPC protsessidevahelist sidet. Üks protsess eraldab mälu, mis on jagatud ühe või mitme konkreetse protsessiga. Need teised protsessid saavad seejärel sellele mälukohale juurde pääseda virtuaalse mälu kaardistamise kaudu. Jagatud mälu aitab tagada mäluruumi tõhusa kasutamise, vältides andmete dubleerimist piiratud ruumis.