Vitajte na [www.pocitac.win] Pripojiť k domovskej stránke Obľúbené stránky
Čo je to za slečnu Cache?
* cache hit: Keď CPU potrebuje údaje, najskôr skontroluje vyrovnávaciu pamäť (malá rýchla pamäť). Ak sa údaje nachádzajú, je to „zásah do vyrovnávacej pamäte“ a prístup je rýchly.
* cache slečna: Ak údaje nie sú * v vyrovnávacej pamäti, je to „vynechaná vyrovnávacia pamäť“.
* Cache Miss Treas: Čas potrebný na získanie údajov z hlavnej pamäte (RAM) a ich načítanie do vyrovnávacej pamäte * Po * vyrovnávacej misii je „Pane Miss Treas“. To zahŕňa niekoľko krokov:
* Zistenie slečny.
* Prístup k hlavnej pamäte, ktorá je omnoho pomalšia ako vyrovnávacia pamäť.
* Prenos požadovaných údajov z hlavnej pamäte do vyrovnávacej pamäte.
* Poskytovanie údajov do CPU.
Vplyv na výkon:
1. spomalenie vykonávania: Najpriamejším účinkom je, že CPU musí čakať na získanie údajov z hlavnej pamäte. Počas tejto doby je CPU často zastavený (voľnobeh), ktorý nedokáže pokračovať vo svojich pokynoch. Toto čakanie výrazne spomaľuje celkové vykonanie programu.
2. Zvýšený priemerný čas prístupu do pamäte (AMAT): AMAT je kľúčová metrika na meranie výkonu pamäťového systému. Je to vypočítané ako:
`Amat =čas na zásah + (miera miss * slečna pokuta)`
* Hit Time: Čas potrebný na prístup k údajom v vyrovnávacej pamäti, keď dôjde k zásahu.
* Missu: Percento prístupov do pamäte, ktoré vedú k vynechaniu vyrovnávacej pamäte.
* slečna Trest: Čas potrebný na spracovanie vyrovnávacej pamäte (ako je definované vyššie).
Keď sa slečna zvyšuje, zvyšuje sa aj AMAT. Vyšší AMAT znamená, že v priemere prístupy pamäte trvajú dlhšie, čo vedie k pomalšiemu vykonávaniu programu.
3. Performance prekážku: Vysoký trest zmeškania sa môže stať hlavným problémom s výkonom. Ak má program vysokú mieru misy a veľký pokutu slečny, CPU trávi neprimerané množstvo času čakaním na údaje z pamäte, a nie v skutočnosti vykonávaním výpočtov. Platí to najmä pre aplikácie náročné na pamäť, ako sú vedecké simulácie, analýza údajov a grafické spracovanie.
4. Vplyv na viacnásobné systémy: V viacnásobných systémoch môže pokuta s vysokou slečnou vytvoriť spor o šírku pásma pamäte. Keď viacero jadier súčasne zažije vyrovnávaciu pamäť, všetky potrebujú prístup k hlavnej pamäti. Ak sa pamäťová zbernica stane nasýtenou, účinná pokuta sa ešte viac zvyšuje a zhoršuje problém s výkonom.
5. Spotreba energie: Prístup k hlavnej pamäte spotrebuje viac energie ako prístup k vyrovnávacej pamäte. Vysoká miera misy a veľký pokuta slečny znamenajú, že systém trávi viac času a energie prístupom k hlavnej pamäti, čo vedie k zvýšenej spotrebe energie.
Faktory ovplyvňujúce pokutu Miss:
* Latencia hlavnej pamäte: Rýchlosť modulov RAM. Rýchlejší baran vo všeobecnosti znižuje pokutu slečny.
* Pamäťová zbernica šírka pásma: Rýchlosť, pri ktorej sa môžu údaje prenášať medzi RAM a CPU. Širší a rýchlejší autobus je lepší.
* cache hierarchia: Použitie viacerých úrovní vyrovnávacej pamäte (L1, L2, L3) môže pomôcť znížiť pokutu slečny. Ak údaje nie sú v L1, môže to byť v L2, čo je rýchlejšie ako hlavná pamäť.
* Disk Access (pre virtuálnu pamäť): Ak požadované údaje nie sú v hlavnej pamäti, ale na pevnom disku (virtuálna pamäť), trest slečny sa stáva * obrovským * (milisekundy namiesto nanosekundov alebo mikrosekúnd). Toto sa nazýva „porucha stránky“.
Techniky zmierňovania:
Pretože pokuta s misiou vyrovnávacej pamäte je taká škodlivá, na jeho minimalizáciu sa používa veľa techník:
* Väčšie cache: Väčšie vyrovnávacie pamäte môžu uchovávať viac údajov, čím sa zníži miera misy.
* Viac asociatívnych cache: Zvýšená asociativita umožňuje umiestňovanie údajov na viacerých miestach v vyrovnávacej pamäti, čím sa znižuje miera chýb.
* Predbežné načítanie: Predpovedanie, ktoré údaje budú v budúcnosti potrebné, a ich načítať do vyrovnávacej pamäte * pred *, ktoré sa skutočne požadujú. To môže skryť latenciu prístupu k pamäti.
* Programovanie priateľské k vyrovnávacej pamäte: Písanie kódu, ktorý pristupuje k pamäti predvídateľným postupným spôsobom. To zvyšuje lokalitu vyrovnávacej pamäte a znižuje mieru chýb. Príklady zahŕňajú:
* Priestorová lokalita: Prístup k dátovým prvkom, ktoré sú blízko seba v pamäti (napr. Iterovanie postupne poľa).
* časová lokalita: Opätovné použitie údajov, ku ktorým bolo nedávno prístupné.
* Out-of-Order Repation: CPU môže pokračovať v vykonávaní ďalších pokynov pri čakaní na získanie údajov z pamäte.
* multithreading/multiprocessing: Zatiaľ čo jedno vlákno/proces čaká na vyriešenie vyrovnávacej pamäte, je možné vykonať ďalšie vlákno/proces, čím sa CPU zamestnáva.
V súhrne je veľká pokuta s vynechanou vyrovnávacou pamäť výrazne znižuje výkon počítačového systému zastavením CPU, zvýšením priemerného času prístupu do pamäte a potenciálne vytvorením hlavného prekážky. Preto je pre dosiahnutie dobrého výkonu rozhodujúca minimalizácia miery zmeškania a pokuty slečny.