เราสามารถรัน linux ในบางสิ่งได้เร็วกว่าแรมหรือไม่?

นี่อาจเป็นคำถามที่งี่เง่าและอาจเป็นผลมาจากความเข้าใจผิด ฉันกำลังศึกษา CPU อยู่ตอนนี้และหน่วยความจำโดยเฉพาะ ฉันเพิ่งอ่านว่า SRAM นั้นเร็วกว่า DRAM มากแค่ไหน แต่มีราคาแพงกว่า SRAM แพงมาก: ฉันซื้อมาสักหน่อยแล้วพบว่าการ์ด SRAM ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ขนาด 16 MB ราคาประมาณ $ 400

เมื่อเร็ว ๆ นี้มีเพื่อนคนหนึ่งกล่าวว่าเขาใช้ลูกสุนัขลินุกซ์ใน RAM และมันเร็ว ฉันสังเกตว่าแม้ว่าลินุกซ์คอร์ตัวจิ๋วนั้นอาจเล็กกว่า ... เล็กถึง 8 MB! นี่ทำให้ฉันคิดว่า: เราสามารถเรียกใช้ linux ใน SRAM ได้หรือไม่? คำถามนี้เกิดขึ้นได้ดีหรือไม่

Googling คำถามนี้พิสูจน์แล้วว่าไม่มีประสิทธิภาพ แต่ก็ยังมีคำถามเพิ่มขึ้นอีก สามารถเรียกใช้ linux ใน L3 Cache ได้หรือไม่ Intel Core i7 สามารถมี L3 Cache ใหญ่พอที่จะพอดีกับ 8MB ... แต่ฉันทำข้อผิดพลาดหมวดหมู่หรือไม่ ความแตกต่างระหว่างสิ่งนี้กับลินุกซ์ 'ฝังตัว' คืออะไร?

นั่นคือคำถาม: เราสามารถเรียกใช้ linux ใน SRAM หรือ L3 Cache ได้หรือไม่ มีอะไรเร็วขึ้นไหม เราจะลินุกซ์เร็วแค่ไหน!?

Z

Linux หรือระบบปฏิบัติการอื่น ๆ ไม่ทราบว่า RAM ทำงานอย่างไร ตราบใดที่มีการกำหนดค่าตัวควบคุมหน่วยความจำอย่างเหมาะสม (เช่นอัตราการรีเฟรชที่ไม่ใช่ SRAM) ระบบปฏิบัติการก็ไม่สนใจว่ามันจะทำงานบนหน่วยความจำแบบไดนามิกธรรมดา (RAM ธรรมดา), RAM หน้าโหมดเร็ว (RAM RAM จาก C64-ish ครั้ง), โหมดขยายข้อมูลออก RAM (EDO), RAM แบบซิงโครนัส (SDRAM), SDRAMS อัตราการส่งข้อมูลใด ๆ (DDR 1/2/3) ใด ๆ ก็ตาม

ทั้งหมดสนับสนุนการอ่านและการเขียนจากสถานที่สุ่ม ทั้งหมดจะทำงาน

ตอนนี้แคชแตกต่างกันเล็กน้อย คุณไม่จำเป็นต้องเขียนลงไปเพื่อให้เนื้อหาเปลี่ยนแปลง ที่จะได้รับในทาง ถึงกระนั้นมันก็ใช้งานได้ค่อนข้าง ฉันรู้ว่า coreboot ใช้แคชเป็นหน่วยความจำในระหว่างการบู๊ตก่อนที่ตัวควบคุมหน่วยความจำจะได้รับการกำหนดค่าอย่างเหมาะสม (สำหรับรายละเอียดตรวจสอบวิดีโอจากการพูดคุย coreboot ในช่วง FOSDEM 2011)

ตามทฤษฎีแล้วคุณสามารถใช้มันได้

แต่สำหรับการปฏิบัติงานจริงระบบที่มีหน่วยความจำ 'ปานกลาง' ปกติ '1 GB จะทำงานได้ดีกว่ามากด้วยหน่วยความจำเร็วเร็วเพียงไม่กี่ MB ซึ่งหมายความว่าคุณมีสามตัวเลือก:

1. สร้างสิ่งต่าง ๆ ในแบบที่ 'ถูก' หากคุณต้องการความเร็วเพิ่มเพิ่มคอมพิวเตอร์สองสามโหลพิเศษ (ทั้งหมดมีหน่วยความจำ 'ช้า')
2. หรือสร้างคอมพิวเตอร์เครื่องเดียวที่มีราคาเป็นโหลคูณอย่างมีนัยสำคัญและน้อยกว่านั้นเป็นสิบเท่าของประสิทธิภาพ

ยกเว้นในกรณีที่หายากมากคนสุดท้ายไม่สมเหตุสมผล

ใช่คุณสามารถทำได้และนี่คือความจริงแล้ววิธีนี้ได้ดำเนินการไปแล้วโดยอัตโนมัติ ส่วนที่ใช้บ่อยที่สุดของ RAM จะถูกคัดลอกในแคช หากการใช้ RAM ทั้งหมดของคุณมีขนาดเล็กกว่าขนาดแคชของคุณ (ตามที่คุณคาดหมาย) กลไกการแคชที่มีอยู่จะทำการคัดลอกทุกอย่างใน RAM

ครั้งเดียวเมื่อแคชจะถูกคัดลอกกลับไปที่ RAM ปกติคือเมื่อพีซีเข้าสู่โหมดสลีป S3 สิ่งนี้จำเป็นเนื่องจากแคชถูกปิดการทำงานในโหมด S3

ซีพียูจำนวนมากอนุญาตให้ใช้แคชเป็น RAM ตัวอย่างเช่นซีพียู x86 ที่ใหม่กว่าส่วนใหญ่สามารถกำหนดค่าบางพื้นที่เป็น writeback โดยไม่ต้องกรอกข้อมูลในการอ่านผ่าน MTRR สิ่งนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดพื้นที่ของพื้นที่ที่อยู่ด้วย - อย่างมีประสิทธิภาพ - แคช - แรม

สิ่งนี้จะเป็นประโยชน์หรือไม่เป็นอีกคำถามหนึ่ง - มันจะล็อคเคอร์เนลเป็น RAM แต่ในเวลาเดียวกันจะลดขนาดแคชที่มีประสิทธิภาพ อาจมีผลข้างเคียง (เช่นต้องปิดใช้งานการแคชสำหรับระบบที่เหลือ) ซึ่งจะทำให้การทำงานช้าลงมาก

"เราสามารถเรียกใช้ linux ใน L3 Cache ได้หรือไม่"

ไม่เป็นไปไม่ได้เพราะหน่วยความจำแคชไม่ได้ระบุโดยตรง / เป็นเชิงเส้น
เนื่องจากวิธีการออกแบบหน่วยความจำแคชรีจิสทรีของCPU Program Counter (IP)จึงไม่สามารถชี้ไปที่ตำแหน่งในหน่วยความจำแคชได้

แคชซีพียูมี"การเชื่อมโยง"ของตัวเองและการเชื่อมโยงนี้กำหนดวิธีที่หน่วยความจำ "ปกติ" ถูก "แมป" ลงในหน่วยความจำแคช คุณสมบัติของหน่วยความจำแคชนี้เป็นหนึ่งในเหตุผลที่หน่วยความจำแคชเร็วมาก

"เราสามารถเรียกใช้ linux ใน L3 Cache ได้หรือไม่"

ไม่แคชมีไว้สำหรับงานเฉพาะในการเก็บข้อมูลโปรแกรมและคำแนะนำที่พร้อมใช้งานเมื่อโปรเซสเซอร์ต้องการใช้งาน คุณจะพบระบบปฏิบัติการในแคชอยู่แล้วเนื่องจากมีการใช้งานอย่างต่อเนื่อง การโหลดระบบปฏิบัติการทั้งหมดลงในแคชไม่มีประสิทธิภาพเนื่องจากคุณไม่ได้ใช้ทุกเส้นทางของรหัสในเคอร์เนลในครั้งเดียว

"เราสามารถเรียกใช้ linux ใน SRAM ได้หรือไม่"

แน่นอนว่าคุณสามารถใช้ SRAM ที่แบตเตอรีสำรองไว้เป็นพาร์ติชันสำหรับบูตจากนั้นคุณสามารถใช้แฟล็กที่ฝังตัวของการเรียกใช้งาน ซึ่งอาจนำไปสู่เวลาบูตเร็วขึ้นและการดำเนินการเร็วขึ้นเล็กน้อย อย่างไรก็ตามปัจจัยหลักคือแบนด์วิดท์ระหว่างแคช L3 และตำแหน่งเคอร์เนลคือ (บูตไดรฟ์หรือ RAM)

"มีอะไรเร็วกว่านี้เราจะลินุกซ์เร็วแค่ไหน!?"

โดยทั่วไปผู้ผลิตฮาร์ดแวร์และผู้พัฒนาระบบปฏิบัติการกำลังทำการประมวลผลให้เร็วที่สุด อย่างไรก็ตามคำถามของคุณเป็นเรื่องทั่วไปคุณต้องการเร่งความเร็วในการบูตเพิ่มประสิทธิภาพการเข้าถึงระบบไฟล์เพิ่มความเร็วในการคำนวณหรืออย่างอื่น เมื่อคุณมีคำถามที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้นคุณสามารถเริ่มต้นค้นหาคอขวดและลบออก ไดรฟ์ SRAM ของคุณจะเร่งกระบวนการบูตของคุณอย่างแน่นอน การเดินทางสู่ GUI ภายใน 3 วินาทีนั้นน่าสนใจมาก

ย้อนกลับไปในสมัยของ 486ES เคยเป็นเครื่องจักรที่ RAM ทั้งหมดเป็น SRAM สิ่งนี้กลับมาเมื่อ 8MB เป็นจำนวนมาก แต่ดูเหมือนจะตรงกับข้อ จำกัด ของคุณ ฉันแน่ใจว่า 8MB ของ SRAM ราคาถูกกว่าตอนนี้มาก

ดังนั้นคุณสามารถเรียกใช้ Linux ใน SRAM ได้หากเครื่องนั้นเป็นแบบนั้น มันไม่ใช่เชิงทฤษฎี มันเสร็จแล้ว

แต่ไม่ใช่ในแคช แคชมีสายแตกต่างกันและที่สำคัญกว่านั้นแตกต่างกัน คุณไม่สามารถพูดได้เหมือนกัน มีการแมปชิ้นแตกต่างกันไม่ใช่ชิ้นที่ต่อเนื่อง และเนื้อหาไม่จำเป็นต้องเป็นสิ่งที่คุณเห็นบนดิสก์ - ชิป Intel รุ่นใหม่ทำในเวลาเพียง "คอมไพล์" (มากกว่า CISC => RISC-micro-op เข้ารหัสซ้ำ) ที่ micro-op เป็นสิ่ง ที่สิ้นสุดในแคช สรุปแล้วสิ่งที่อยู่ในแคชไม่ใช่โปรแกรมของคุณ แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงมุมมองดังนั้นคุณจึงไม่สามารถใช้มันเพื่อเป็นตัวแทนหน่วยความจำของโปรแกรมของคุณได้อีกต่อไป

คำถามคือทำไม นอกเหนือจาก "เพราะฉันทำได้" มันไม่มีเหตุผลมากมายสำหรับเรื่องนี้ ระบบแคชช่วยให้คุณได้รับประโยชน์จากความเร็วสูงสุดโดยมีค่าใช้จ่ายน้อยลง และจำไว้ว่าค่าใช้จ่ายไม่ใช่แค่ดอลลาร์ ... SRAM ใช้ทรานซิสเตอร์มากขึ้นซึ่งหมายถึงไฟฟ้ามากขึ้น