Шта је заједничка меморија?

Савремени рачунари имају много меморије. Сваки ЦПУ има своју кеш меморију, а сваком покренутом програму се додељује свој део системске РАМ меморије. Постоји много различитих начина на који се ова меморија може користити и доделити. Заједничка меморија је концепт који утиче и на кеш процесора и на коришћење системске РАМ меморије на различите начине.

Заједничка меморија у хардверу

Већина модерних ЦПУ-а има три нивоа кеша, који се називају Л1, Л2 и Л3. Л1 је најмања и најбржа кеш меморија, док је Л3 највећа и најспорија. Међутим, сви су бржи од приступа главној меморији, због чега је стопа погодака критична за перформансе. Многи фактори чине Л1 кеш бржу од Л3. Пре свега, Л1 меморијске ћелије су физички веће. Такође их је мање, а налазе се много ближе језгру ЦПУ-а, често унутар њега.

Постављање кеш блока унутар матичне области језгра долази са додатном сложеношћу на вишејезгарним ЦПУ-има. У овом тренутку, можете изабрати да имате кеш меморију у сваком језгру или изван језгара, посебно између њих. Сваки од њих има своје предности и недостатке.

Постављање кеша у језгро минимизира кашњење приступа, али то такође значи да је сваком језгру потребан свој кеш. То значи да можете завршити са дуплираним линијама кеш меморије у Л1 кеш меморији различитих језгара, смањујући ефикасност кеш простора. Ово се зове локална кеш меморија, и иако је одлична за време приступа, мање је ефикасна у коришћењу кеш простора и захтева додатне трошкове у смислу кохерентности кеша.

Заједнички кеш је кеш који је доступан за више или све језгре у вишејезгарном ЦПУ-у. Дељени кеш значи да више језгара може да приступи једној инстанци специфичних података, ограничавајући изгубљени простор због дуплирања. То такође значи да једно језгро може привремено да захтева више од свог поштеног дела кеш простора ако му је то потребно, док друга језгра не. То долази по цену повећаног времена приступа.

Заједнички кешови у пракси

Модерни ЦПУ користе оба концепта, при чему свако језгро има локалну Л1 кеш меморију. Л3 кеш обично се дели између многих језгара, мада понекад не свих. Л2 варира, али може бити локални или заједнички у зависности од специфичне архитектуре ЦПУ генерације.

Савет: За процесоре са чиплетом као што су врхунски АМД Ризен модели, кеш меморије могу да се деле између свих језгара на чиплету, а не свих језгара у целом ЦПУ-у. Није важно колико језгара дели кеш; чак и ако су само два, то је и даље дељена кеш меморија, мада може бити вредно истаћи да је само делимично дељена.

Напомена: Системска РАМ меморија такође може да се дели између више физичких ЦПУ-а на једној матичној плочи или између чворова у систему са више ЦПУ-а.

Заједничка меморија у софтверу

У савременим рачунарима, софтвер не може директно да адресира физичку меморију. Уместо тога, додељује му се сегмент виртуелне адресе, а рачунар по потреби преводи ове виртуелне адресе у физичке адресе. Ово помаже да се изолује меморија за појединачне процесе, што је корисно за безбедност.

У неким случајевима може бити пожељно пренети податке у меморији из једног процеса у други. Најефикаснији начин да се то уради је да се дозволи да два процеса деле меморијски простор. На овај начин оба процеса могу читати исте податке и међусобно комуницирати. Ово такође помаже да се системска РАМ меморија ефикасно користи јер се подаци не дуплирају.

Софтверско заједничка меморија обично се постиже чувањем једне физичке копије података и мапирањем приступа њима преко виртуелне меморије за сваки процес коме је потребан приступ.

Закључак

Заједничка меморија је концепт да једном делу меморије приступа више ствари. Ово се може имплементирати иу хардверу и у софтверу. Кеш меморија ЦПУ-а може да се дели између више процесорских језгара. Ово је посебно случај за више нивое ЦПУ кеша. Системска меморија такође може да се дели између различитих физичких ЦПУ-а у једном већем систему.

У софтверу, заједничка меморија може дозволити ИПЦ међупроцесну комуникацију. Један процес додељује меморију која се дели са једним или више специфичних процеса. Ти други процеси тада могу приступити тој меморијској локацији путем мапирања виртуелне меморије. Заједничка меморија помаже да се обезбеди ефикасно коришћење меморијског простора избегавањем дуплицирања података у ограниченом простору.