Hvað er sameiginlegt minni?

Nútíma tölvur hafa mikið minni. Hver örgjörvi hefur skyndiminni og hverju forriti sem er í gangi fær sinn hluta af vinnsluminni kerfisins. Það eru margar mismunandi leiðir til að nota og úthluta þessu minni. Sameiginlegt minni er hugtak sem hefur áhrif á bæði CPU skyndiminni og notkun á vinnsluminni kerfisins á mismunandi vegu.

Sameiginlegt minni í vélbúnaði

Flestir nútíma örgjörvar hafa þrjú skyndiminnisstig, nefnd L1, L2 og L3. L1 er minnsta og hraðasta skyndiminni en L3 er stærst og hægasti. Hins vegar eru þær allar hraðari en aðgangur að aðalminni, sem gerir högghlutfallið mikilvægt fyrir frammistöðu. Margir þættir gera L1 skyndiminni hraðari en L3. Í fyrsta lagi eru L1 minnisfrumur líkamlega stærri. Þeir eru líka færri og þeir eru staðsettir miklu nær CPU kjarnanum, oft innan hans.

Að setja skyndiminni blokk innan deyfingarsvæðis kjarna kemur með auka flókið á fjölkjarna örgjörva. Á þessum tímapunkti geturðu valið að hafa skyndiminni í hverjum kjarna eða utan kjarnanna, sérstaklega á milli þeirra. Hver hefur sína kosti og galla.

Að setja skyndiminni í kjarna lágmarkar aðgangsleynd, en það þýðir líka að hver kjarni þarf skyndiminni. Þetta þýðir að þú gætir endað með afritaðar skyndiminnislínur í L1 skyndiminni mismunandi kjarna, sem dregur úr skilvirkni skyndiminnis. Þetta er kallað staðbundið skyndiminni, og þó að það sé frábært fyrir aðgangstíma, er það minna skilvirkt í notkun skyndiminni og krefst auka kostnaðar hvað varðar samræmi skyndiminni.

Sameiginlegt skyndiminni er skyndiminni sem er í boði fyrir marga eða alla kjarna í fjölkjarna örgjörva. Sameiginlegt skyndiminni þýðir að margir kjarna hafa aðgang að einu tilviki af sérstökum gögnum, sem takmarkar sóun á plássi vegna tvíverknað. Það þýðir líka að einn kjarni getur tímabundið krafist meira en sanngjarnan hlut sinn af skyndiminni plássinu ef hann þarf á því að halda, á meðan hinir kjarna gera það ekki. Það kostar aukinn aðgangstíma.

Sameiginleg skyndiminni í reynd

Nútíma örgjörvar nota bæði hugtökin, þar sem hver kjarni er með staðbundið L1 skyndiminni. L3 skyndiminni hefur tilhneigingu til að deila á milli margra kjarna, þó stundum ekki allra. L2 er breytilegt en getur verið staðbundið eða deilt eftir tilteknum CPU kynslóðararkitektúr.

Ábending: Fyrir örgjörva örgjörva eins og hágæða AMD Ryzen gerðir, getur skyndiminni verið deilt á milli allra kjarna á örgjörvanum frekar en með öllum kjarna í öllum örgjörvanum. Það skiptir ekki máli hversu marga kjarna skyndiminni er deilt á milli; jafnvel þótt það séu bara tveir, þá er það samt sameiginlegt skyndiminni, þó það geti verið þess virði að undirstrika að því er aðeins deilt að hluta.

Athugið: Kerfisvinnsluminni er einnig hægt að deila á milli margra líkamlegra örgjörva á einu móðurborði eða á milli hnúta í multi-CPU kerfi.

Sameiginlegt minni í hugbúnaði

Í nútíma tölvum nær hugbúnaðurinn ekki beint að líkamlegu minni. Þess í stað er honum úthlutað sýndarvistfangahluta og tölvan þýðir þessi sýndarvistföng yfir á líkamleg heimilisföng eftir þörfum. Þetta hjálpar til við að einangra minni fyrir einstaka ferla, sem er gagnlegt fyrir öryggi.

Í sumum tilfellum getur verið æskilegt að flytja gögn í minni úr einu ferli í annað. Skilvirkasta leiðin til að gera þetta er að leyfa ferlunum tveimur að deila minnisrými. Þannig geta báðir ferlar lesið sömu gögnin og átt samskipti sín á milli. Þetta hjálpar einnig til við að nota vinnsluminni kerfisins á skilvirkan hátt þar sem gögnin eru ekki afrituð.

Hugbúnaðarsamnýtt minni verður venjulega náð með því að halda einu líkamlegu eintaki af gögnunum og kortleggja aðgang að þeim í gegnum sýndarminni fyrir hvert ferli sem þarf aðgang að þeim.

Niðurstaða

Sameiginlegt minni er hugmyndin um að hafa einn hluta af minni aðgengilegan fyrir marga hluti. Þetta er hægt að útfæra í bæði vélbúnaði og hugbúnaði. Örgjörva skyndiminni má deila á milli margra örgjörvakjarna. Þetta á sérstaklega við um hærri stig CPU skyndiminni. Kerfisminni getur einnig verið deilt á milli ýmissa líkamlegra örgjörva í einu stærra kerfi.

Í hugbúnaði getur sameiginlegt minni leyft IPC Inter-Process Communication. Eitt ferli úthlutar minni eins og það er deilt með einum eða fleiri tilteknum ferlum. Þessir aðrir ferlar geta síðan fengið aðgang að minnisstaðsetningunni með sýndarminniskortlagningu. Sameiginlegt minni hjálpar til við að tryggja skilvirka notkun minnisrýmis með því að forðast tvíverknað gagna á takmörkuðu plássi.