Пропускная способность памяти

Пропускная способность памяти — это скорость, с которой данные могут быть прочитаны или сохранены в памяти процессором полупроводниковой . Пропускная способность памяти обычно выражается в единицах байт/секунда , хотя она может варьироваться для систем с естественным размером данных, не кратным обычно используемым 8-битным байтам.

Пропускная способность памяти, объявленная для данной памяти или системы, обычно равна максимальной теоретической пропускной способности. На практике наблюдаемая пропускная способность памяти будет меньше (и гарантированно не превысит) заявленную пропускную способность. Существует множество компьютерных тестов для измерения устойчивой пропускной способности памяти с использованием различных шаблонов доступа. Они предназначены для предоставления информации о пропускной способности памяти, которую система должна поддерживать в различных классах реальных приложений.

Соглашения об измерениях [ править ]

Существует три различных соглашения для определения количества передаваемых данных в числителе «байт/секунда»:

Соглашение bcopy : подсчитывает объем данных, скопированных из одного места памяти в другое место за единицу времени. Например, копирование 1 миллиона байт из одного места памяти в другое место памяти за одну секунду будет считаться как 1 миллион байтов в секунду. Соглашение bcopy является самосогласованным, но его нелегко расширить, чтобы охватить случаи с более сложными шаблонами доступа, например три чтения и одна запись.
Соглашение Stream : суммирует объем данных, которые явно считывает код приложения, плюс объем данных, которые явно записывает код приложения. ^[1]Если использовать предыдущий пример копирования размером 1 миллион байт, пропускная способность STREAM будет рассчитываться как 1 миллион байтов, прочитанных плюс 1 миллион байтов, записанных за одну секунду, что в сумме составит 2 миллиона байтов в секунду. Соглашение STREAM самым непосредственным образом связано с пользовательским кодом, но может не учитывать весь трафик данных, который фактически требуется для выполнения аппаратного обеспечения.
Аппаратное соглашение : подсчитывает фактический объем данных, прочитанных или записанных оборудованием, независимо от того, было ли перемещение данных явно запрошено пользовательским кодом или нет. Используя тот же пример копирования 1 миллиона байт, пропускная способность оборудования в компьютерных системах с политикой распределения кэша записи будет включать дополнительный 1 миллион байт трафика, поскольку оборудование считывает целевой массив из памяти в кэш перед выполнением сохранения. Это дает в общей сложности 3 миллиона байт в секунду, фактически передаваемых аппаратным обеспечением. Соглашение об аппаратном обеспечении наиболее непосредственно связано с аппаратным обеспечением, но может не отражать минимальный объем трафика данных, необходимый для реализации пользовательского кода.

Например, некоторые компьютерные системы имеют возможность избегать распределения трафика записи с помощью специальных инструкций, что приводит к возможности ошибочного сравнения пропускной способности на основе разных объемов выполняемого трафика данных.

и номенклатура Расчет пропускной способности

Номенклатура различается в зависимости от технологии памяти, но для стандартной памяти DDR SDRAM , DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM общая пропускная способность является произведением:

Базовая тактовая частота DRAM
Количество передач данных за такт : Две, в случае памяти с «двойной скоростью передачи данных» (DDR, DDR2, DDR3, DDR4).
Ширина шины памяти (интерфейса) : Каждый интерфейс памяти DDR, DDR2 или DDR3 имеет ширину 64 бита. Эти 64 бита иногда называют «линией».
Количество интерфейсов : Современные персональные компьютеры обычно используют два интерфейса памяти ( двухканальный режим) для эффективной ширины шины 128 бит.

Например, компьютер с двухканальной памятью и одним модулем DDR2-800 на канал, работающим на частоте 400 МГц, будет иметь теоретическую максимальную пропускную способность памяти:

400 000 000 тактов в секунду × 2 строки на такт × 64 бита на строку × 2 интерфейса =

102 400 000 000 (102,4 миллиарда) бит в секунду (в байтах, 12 800 МБ/с или 12,8 ГБ/с)

Эта теоретическая максимальная пропускная способность памяти называется «максимальной скоростью передачи данных», и она может быть нестабильной.

Соглашение об именах для модулей DDR, DDR2 и DDR3 определяет либо максимальную скорость (например, DDR2-800), либо максимальную пропускную способность (например, PC2-6400). Номинальная скорость (800) не соответствует максимальной тактовой частоте, а вдвое превышает ее (из-за удвоенной скорости передачи данных). Указанная пропускная способность (6400) — это максимальное количество мегабайт, передаваемых в секунду при 64-битной ширине. В конфигурации двухканального режима это фактически 128-битная ширина. Таким образом, конфигурацию памяти в примере можно упростить так: два модуля DDR2-800, работающие в двухканальном режиме.

Два интерфейса памяти на модуль — это обычная конфигурация системной памяти ПК, но одноканальные конфигурации распространены в старых, младших или маломощных устройствах. Некоторые персональные компьютеры и большинство современных видеокарт используют более двух интерфейсов памяти (например, четыре для платформы Intel LGA 2011 и NVIDIA GeForce GTX 980). Высокопроизводительные видеокарты, использующие множество интерфейсов параллельно, могут достигать очень высокой общей ширины шины памяти (например, 384 бита в NVIDIA GeForce GTX TITAN и 512 бит в AMD Radeon R9 290X при использовании шести и восьми 64-битных интерфейсов соответственно).

Биты ECC [ править ]

В системах с памятью с коррекцией ошибок (ECC) дополнительная ширина интерфейсов (обычно 72, а не 64 бита) не учитывается в спецификациях пропускной способности, поскольку дополнительные биты недоступны для хранения пользовательских данных. Биты ECC лучше рассматривать как часть аппаратного обеспечения памяти, а не как информацию, хранящуюся в этом аппаратном обеспечении.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Часто задаваемые вопросы по тестированию STREAM: подсчет байтов и FLOPS: http://www.cs.virginia.edu/stream/ref.html#counting

Общие [ править ]

Оценка производительности произвольного доступа BSS и оптимизация произвольного доступа к памяти на многоядерных процессорах с высокой производительностью на выставке ACM/IEEE HiPC 2010

Внешние ссылки [ править ]

[1] Часто задаваемые вопросы по тестированию STREAM: подсчет байтов и FLOPS: http://www.cs.virginia.edu/stream/ref.html#counting

[1]