Шта је Сцратцхпад меморија?

Приступ подацима је критичан део дизајна процесора. ЦПУ раде на изузетно великим брзинама, обрађујући више инструкција у сваком циклусу такта и стога им је потребан приступ великом броју података. Огромна већина тих података се чува на медијуму за складиштење. Међутим, уређаји за складиштење су невероватно спори у поређењу са ЦПУ-ом. Уређаји за складиштење такође су знатно бољи у секвенцијалном читању него у насумичном читању, иако ССД-ови нуде значајно побољшање у овом погледу (и многим другим) у односу на ХДД.

Системска РАМ меморија је дизајнирана да се учита са свим подацима који ће ЦПУ можда требати за софтвер који тренутно ради. РАМ има знатно мању латенцију од меморије, такође је посебно скројен да има високе перформансе насумичног читања. Ипак, колико год је модерна РАМ меморија брза, она је и даље ништа у поређењу са ЦПУ-ом са кашњењем од 400 циклуса такта.

Да би се додатно смањило кашњење, већина модерних процесора укључује нивое кеш меморије. Обично се они називају Л1, Л2 и Л3 кеш меморије. Л1 је заиста велике брзине, обично има редослед од 5 циклуса такта за приступ. Л2 је мало спорији, око 20 циклуса. Л3 је још спорији на око 200 циклуса. Иако је Л1 невероватно брз, такође је мали. Велики део његове брзине потиче од чињенице да мањим кешовима треба мање времена за претрагу. Л2 је већи од Л1, али мањи од Л3 који је ипак мањи од системске РАМ меморије. Добро балансирање величине ових кеша је кључно за добијање ЦПУ високих перформанси. Омјери погодака у кеш меморији су важни, али морате уравнотежити број погодака са колико дуго је потребно да се постигне тај погодак, дакле и нивои.

Сцратцхпад меморија

Имајте на уму да се меморија за белешке не уклапа у традиционалну хијерархију меморије. То је зато што се не користи у већини потрошачких процесора. Меморија Сцратцхпад-а је дизајнирана да се користи као што би се у стварном животу користио Сцратцхпад. Забележите привремене информације које морате да запамтите, али не морате да их архивирате. Већи део времена ЦПУ обрађује податке и онда поново треба тај резултат одмах. Може да га копира у меморију, али да би могао да му приступи брзо, требало би да га чува и у кешу.

Сцратцхпад меморија у суштини испуњава исту празнину као Л1 кеш меморија. Доступан је што је брже могуће, често у једноцифреним циклусима. Да би се ово управљало, он је такође релативно мали. Међутим, постоје две кључне разлике између Л1 и Сцратцхпад меморије. Прво, меморија сцратцхпад-а се може директно адресирати. Друго, дели се између свих језгара и процесора.

Разлике између кеша и сцратцхпад-а

Кеш меморија ЦПУ-а је у суштини транспарентна за ЦПУ, не може намерно да стави податке тамо и њен садржај се не може програмирати. Уместо тога, ЦПУ само тражи податке из РАМ-а и дешава се да их врати брже, понекад знатно брже него што би очекивало. Омогућавање адресабилности блоку за писање значи да код може тачно одредити који подаци треба да буду у блоку за речи. Ово може бити корисно, иако су савремени алгоритми за кеширање одлични са стопом погодака од 95-97% која се очекује у стандардним радним оптерећењима.

Л1 кеш је увек закључан за појединачно језгро за обраду. Ниједно друго језгро за обраду не може му приступити. То значи да ако више језгара требају исте податке, могу их дуплирати у својим одговарајућим Л1 кеш меморијама. У неким ЦПУ архитектурама, Л2 је по језгру, у другим га дели мали број или чак сва језгра. Л3 има тенденцију да га деле сва језгра. Дељење кеша између језгара омогућава да два или више језгара приступе истим подацима без њиховог дуплирања. Такође омогућава једном језгру да користи више од свог поштеног удела када има потребу и када кеш има довољно простора.

Сцратцхпад делује слично као Л1 у смислу брзине и капацитета, али се дели између свих језгара. Ово омогућава веома брз приступ одређеним подацима на које се делује у вишенитном радном оптерећењу. Меморија Сцратцхпад-а се чак може делити између различитих ЦПУ-а на матичним плочама са више утичница.

Један недостатак меморије за гребање је тај што се на њу може превише ослањати. Будући да му може директно приступити, софтвер се може ослонити на његово присуство у одређеним количинама. У овом случају, тада не би могао да ради на ЦПУ-има без толико меморије. Нивои кеша једноставно не пате од овог проблема и зато су боље прилагођени за општу употребу.

Случајеви употребе

Сцратцхпад меморија се најчешће налази у серверским системима са више утичница дизајнираним за ХПЦ (Хигх-Перформанце Цомпутинг). Тамо, његова комбинација брзине и заједничког приступа га чини корисним за веома паралелна радна оптерећења.

Сцратцхпад меморија се такође користи у много мањим процесорима. Уграђени процесори, често МПСоЦ. Уграђени процесор је често релативно мале снаге и специјализован за одређени задатак. Ова специјализација је често заступљена у оптимизацији хардвера. Посебно у вишепроцесорском систему на чипу, дељена меморија велике брзине може да обезбеди значајна побољшања латенције за више различитих процесора. Ове врсте ЦПУ-а су често веома фиксиране у дизајну. Конзоле за игре, на пример, већ виде много оптимизација за дизајн хардвера и тако могу добро да искористе такве карактеристике без потребе да бринете о компатибилности уназад или унапред.

Закључак

Сцратцхпад меморија је слична Л1 кешу, али има бројне разлике које мењају случајеве њене употребе. Уместо да буде кеш, он се директно адресира што омогућава да се подаци посебно додељују меморији посебно велике брзине. Такође се дели између свих процесорских језгара и процесора, што га чини посебно корисним у тешким радним оптерећењима са више нити.