Što je dijeljena memorija?

Moderna računala imaju puno memorije. Svaki CPU ima svoju predmemoriju, a svakom pokrenutom programu dodjeljuje se njegov dio RAM-a sustava. Postoji mnogo različitih načina na koje se ova memorija može koristiti i dodijeliti. Zajednička memorija koncept je koji na različite načine utječe i na predmemorije CPU-a i na korištenje RAM-a sustava.

Zajednička memorija u hardveru

Većina modernih procesora ima tri razine predmemorije, koje se nazivaju L1, L2 i L3. L1 je najmanja i najbrža predmemorija, dok je L3 najveća i najsporija. Međutim, svi su oni brži od pristupa glavnoj memoriji, zbog čega je stopa pogodaka ključna za performanse. Mnogi faktori čine L1 predmemoriju bržom od L3. Prije svega, L1 memorijske ćelije su fizički veće. Također ih je manje, a nalaze se puno bliže CPU jezgri, često unutar nje.

Postavljanje bloka predmemorije unutar područja jezgre dolazi s dodatnom složenošću na višejezgrenim procesorima. U ovom trenutku možete odabrati da imate predmemoriju u svakoj jezgri ili izvan jezgri, točnije između njih. Svaki ima svoje prednosti i nedostatke.

Postavljanje predmemorije u jezgru smanjuje kašnjenje pristupa, ali to također znači da svaka jezgra treba svoju predmemoriju. To znači da biste mogli završiti s dupliciranim linijama predmemorije u L1 predmemorijama različitih jezgri, smanjujući učinkovitost prostora predmemorije. To se zove lokalna predmemorija i iako je izvrsna za vrijeme pristupa, manje je učinkovita u korištenju prostora predmemorije i zahtijeva dodatne troškove u smislu koherentnosti predmemorije.

Zajednička predmemorija je predmemorija koja je dostupna za više ili sve jezgre u višejezgrenom CPU-u. Zajednička predmemorija znači da više jezgri mogu pristupiti jednoj instanci određenih podataka, ograničavajući izgubljeni prostor zbog dupliciranja. To također znači da jedna jezgra može privremeno zatražiti više od svog poštenog udjela u prostoru predmemorije ako joj je potrebno, dok druge jezgre ne. To dolazi po cijenu produljenog vremena pristupa.

Zajednički predmemorije u praksi

Moderni procesori koriste oba koncepta, pri čemu svaka jezgra ima lokalnu L1 predmemoriju. L3 predmemorija obično se dijeli između više jezgri, iako ponekad ne svih. L2 se razlikuje, ali može biti lokalni ili dijeljeni ovisno o specifičnoj arhitekturi generacije CPU-a.

Savjet: Za čiplet CPU-e kao što su vrhunski AMD Ryzen modeli, predmemorije se mogu dijeliti između svih jezgri na čipletu, a ne sa svim jezgrama u cijelom CPU-u. Nije važno koliko jezgri dijeli predmemoriju; čak i ako su samo dva, to je još uvijek dijeljena predmemorija, iako vrijedi naglasiti da je samo djelomično podijeljena.

Napomena: RAM sustava također se može dijeliti između više fizičkih CPU-a na jednoj matičnoj ploči ili između čvorova u sustavu s više CPU-a.

Zajednička memorija u softveru

U modernim računalima softver se ne obraća izravno fizičkoj memoriji. Umjesto toga, dodjeljuje mu se segment virtualne adrese, a računalo prevodi te virtualne adrese u fizičke adrese prema potrebi. Ovo pomaže u izolaciji memorije za pojedinačne procese, što je korisno za sigurnost.

U nekim slučajevima može biti poželjno prenijeti podatke u memoriji iz jednog procesa u drugi. Najučinkovitiji način za to je dopustiti dvama procesima da dijele memorijski prostor. Na taj način oba procesa mogu čitati iste podatke i međusobno komunicirati. Ovo također pomaže u učinkovitom korištenju RAM-a sustava jer se podaci ne dupliciraju.

Softverski dijeljena memorija obično se postiže držanjem jedne fizičke kopije podataka i mapiranjem pristupa njoj putem virtualne memorije za svaki proces koji joj treba pristup.

Zaključak

Zajednička memorija koncept je da jednom dijelu memorije pristupa više stvari. Ovo se može implementirati u hardver i softver. CPU predmemorija može se dijeliti između više procesorskih jezgri. Ovo je posebno slučaj za više razine CPU predmemorije. Memorija sustava također se može dijeliti između različitih fizičkih procesora u jednom većem sustavu.

U softveru, zajednička memorija može omogućiti IPC međuprocesnu komunikaciju. Jedan proces dodjeljuje memoriju koja se dijeli s jednim ili više specifičnih procesa. Ti drugi procesi tada mogu pristupiti toj memorijskoj lokaciji putem mapiranja virtualne memorije. Zajednička memorija pomaže osigurati učinkovito korištenje memorijskog prostora izbjegavanjem dupliciranja podataka u ograničenom prostoru.