Kas yra bendra atmintis?

Šiuolaikiniai kompiuteriai turi daug atminties. Kiekvienas procesorius turi savo talpyklą, o kiekvienai vykdomai programai priskiriama sistemos RAM dalis. Šią atmintį galima naudoti ir priskirti įvairiais būdais. Bendra atmintis yra sąvoka, kuri skirtingai veikia procesoriaus talpyklas ir sistemos RAM naudojimą.

Bendra aparatinės įrangos atmintis

Dauguma šiuolaikinių procesorių turi tris talpyklos pakopas, vadinamas L1, L2 ir L3. L1 yra mažiausia ir greičiausia talpykla, o L3 yra didžiausia ir lėčiausia. Tačiau visi jie yra greitesni nei prieiga prie pagrindinės atminties, todėl pataikymo dažnis yra labai svarbus našumui. Dėl daugelio veiksnių L1 talpykla yra greitesnė nei L3. Visų pirma, L1 atminties ląstelės yra fiziškai didesnės. Be to, jų yra mažiau ir jie yra daug arčiau procesoriaus branduolio, dažnai jame.

Talpyklos bloko įdėjimas į šerdies šerdies sritį yra ypač sudėtingas kelių branduolių procesoriuose. Šiuo metu galite pasirinkti talpyklą kiekviename branduolyje arba už branduolių ribų, ypač tarp jų. Kiekvienas turi savo privalumų ir trūkumų.

Talpyklos įdėjimas į branduolį sumažina prieigos delsą, tačiau tai taip pat reiškia, kad kiekvienam branduoliui reikalinga talpykla. Tai reiškia, kad skirtingų branduolių L1 talpyklos talpyklos eilutės gali pasikartoti, o tai sumažins talpyklos vietos efektyvumą. Tai vadinama vietine talpykla ir, nors ji puikiai tinka prieigos laikui, ji yra mažiau efektyvi naudojant talpyklos erdvę ir reikalauja papildomų išlaidų dėl talpyklos nuoseklumo.

Bendrinama talpykla yra talpykla, kurią gali pasiekti keli arba visi kelių branduolių procesoriaus branduoliai. Bendrinama talpykla reiškia, kad keli branduoliai gali pasiekti vieną konkrečių duomenų egzempliorių, o tai sumažina vietos švaistymą dėl dubliavimo. Tai taip pat reiškia, kad vienas branduolys gali laikinai pretenduoti į daugiau nei jam priklausanti talpyklos erdvės dalis, jei jam to reikia, o kiti branduoliai to nedaro. Tai kainuoja ilgesnio prieigos laiko kaina.

Bendrinamos talpyklos praktikoje

Šiuolaikiniai procesoriai naudoja abi koncepcijas, o kiekvienas branduolys turi vietinę L1 talpyklą. L3 talpykla paprastai dalijamasi tarp daugelio branduolių, nors kartais ir ne visų. L2 skiriasi, bet gali būti vietinis arba bendras, priklausomai nuo konkrečios procesoriaus generavimo architektūros.

Patarimas: jei naudojate mikroschemų procesorius, pvz., aukščiausios klasės AMD Ryzen modelius, talpyklos gali būti bendrinamos tarp visų mikroschemos branduolių, o ne su visais viso procesoriaus branduoliais. Nesvarbu, kiek branduolių yra bendrinama talpykla; net jei tai tik du, tai vis tiek yra bendrinama talpykla, nors verta pabrėžti, kad ji bendrinama tik iš dalies.

Pastaba: Sistemos RAM taip pat gali būti dalijamasi tarp kelių fizinių procesorių vienoje pagrindinėje plokštėje arba tarp mazgų kelių procesorių sistemoje.

Bendrinama atmintis programinėje įrangoje

Šiuolaikiniuose kompiuteriuose programinė įranga negali tiesiogiai susidoroti su fizine atmintimi. Vietoje to jam priskiriamas virtualaus adreso segmentas, o kompiuteris prireikus šiuos virtualius adresus paverčia fiziniais. Tai padeda atskirti atmintį atskiriems procesams, o tai padeda užtikrinti saugumą.

Kai kuriais atvejais gali būti pageidautina perkelti duomenis atmintyje iš vieno proceso į kitą. Veiksmingiausias būdas tai padaryti – leisti dviem procesams dalytis atminties vieta. Tokiu būdu abu procesai gali skaityti tuos pačius duomenis ir bendrauti vienas su kitu. Tai taip pat padeda efektyviai naudoti sistemos RAM, nes duomenys nesidubliuoja.

Programinės įrangos bendrai naudojama atmintis paprastai pasiekiama išsaugant vieną fizinę duomenų kopiją ir susiejant prieigą prie jos per virtualiąją atmintį kiekvienam procesui, kuriam reikia prieigos.

Išvada

Bendra atmintis yra viena atminties dalis, kurią gali pasiekti keli dalykai. Tai gali būti įdiegta tiek aparatinėje, tiek programinėje įrangoje. CPU talpykla gali būti bendrinama tarp kelių procesoriaus branduolių. Tai ypač pasakytina apie aukštesnius procesoriaus talpyklos lygius. Sistemos atmintis taip pat gali būti dalijamasi tarp įvairių fizinių procesorių vienoje didesnėje sistemoje.

Programinėje įrangoje bendroji atmintis gali leisti IPC tarpprocesinį ryšį. Vienas procesas paskirsto atmintį kaip bendrinamą su vienu ar daugiau specifinių procesų. Tada tie kiti procesai gali pasiekti tą atminties vietą naudodami virtualios atminties atvaizdavimą. Bendrinama atmintis padeda užtikrinti efektyvų atminties vietos naudojimą, nes išvengiama duomenų dubliavimo ribotoje erdvėje.