Können wir Linux in etwas schnellerem als RAM laufen lassen?

Linux oder andere Betriebssysteme wissen nicht, wie der Arbeitsspeicher arbeitet. Solange der Speichercontroller ordnungsgemäß konfiguriert ist (z. B. für Nicht-SRAM eingestellte Aktualisierungsraten), ist es dem Betriebssystem egal, ob es auf einem dynamischen dynamischen Speicher (einfacher RAM), einem schnellen Seitenmodus-RAM (FP-RAM, vom C64-ish) läuft times), Erweiterter Datenausgangsmodus-RAM (EDO), synchroner RAM (SDRAM), beliebige SDRAMS mit doppelter Datenrate (DDR 1/2/3).

Alle unterstützen das Lesen und Schreiben an beliebigen Orten. Alles wird funktionieren.

Jetzt ist der Cache etwas anders. Sie müssen nicht darauf schreiben, damit sich der Inhalt ändert. Das wird im Weg stehen. Trotzdem ist es etwas brauchbar. Ich weiß, dass Coreboot den Cache während des Startvorgangs als eine Art Speicher verwendet, bevor der Speichercontroller ordnungsgemäß konfiguriert ist. (Einzelheiten finden Sie in den Videos zu den Coreboot-Gesprächen während der FOSDEM 2011).

Theoretisch könnte man es ja verwenden.

ABER : Für praktische Aufgaben wird ein System mit 1 GB „normalem“ „Medium Speed“ -Speicher eine viel bessere Leistung erbringen als mit nur wenigen MB superschnellen Speicher. Was bedeutet, Sie haben drei Möglichkeiten:

1. Baue Dinge auf die normale "billige" Art und Weise. Wenn Sie mehr Geschwindigkeit benötigen, fügen Sie ein paar Dutzend zusätzliche Computer hinzu (alle mit "langsamem" Speicher).
2. Oder bauen Sie einen einzelnen Computer mit einem Dutzendfachen Preis und deutlich weniger als einem Dutzendfachen der Leistung.

Außer in sehr seltenen Fällen ist der letzte nicht sinnvoll.

Ja, das kannst du, und so wird es schon automatisch gemacht. Die am häufigsten verwendeten Teile des RAM werden in den Cache kopiert. Wenn Ihre gesamte RAM-Nutzung (wie Sie annehmen) kleiner als Ihre Cache-Größe ist, hat der vorhandene Caching-Mechanismus alles in den RAM kopiert.

Der einzige Zeitpunkt, zu dem der Cache in den normalen Arbeitsspeicher zurückkopiert würde, ist, wenn der PC in den S3-Schlafmodus wechselt. Dies ist notwendig, da die Caches im S3-Modus heruntergefahren werden.

Bei vielen CPUs kann der Cache als RAM verwendet werden. Zum Beispiel können die meisten neueren x86-CPUs bestimmte Regionen als Rückschreiben ohne Ausfüllen von Lesevorgängen über MTRRs konfigurieren. Dies kann verwendet werden, um einen Bereich des Adressraums als effektiv als Cache-as-RAM zu bezeichnen.

Ob dies von Vorteil ist, ist eine andere Frage - es würde den Kernel im RAM sperren, gleichzeitig aber die effektive Größe des Caches reduzieren. Es kann auch Nebenwirkungen geben (z. B. das Zwischenspeichern für den Rest des Systems deaktivieren), die dies viel langsamer machen.

"Können wir Linux in L3 Cache ausführen?"

Nein, Cache dient dazu, Programmdaten und Anweisungen bereit zu halten, wenn der Prozessor sie benötigt. Sie finden das Betriebssystem trotzdem im Cache, da es ständig verwendet wird. Das Laden des gesamten Betriebssystems in den Cache ist nicht effizient, da Sie nicht jeden Codepfad im Kernel gleichzeitig verwenden.

"Können wir Linux in SRAM betreiben?"

Sicherlich können Sie batteriegepuffertes SRAM als Bootpartition verwenden. Anschließend können Sie das eingebettete Flag für die Ausführung verwenden. Dies kann zu schnelleren Startzeiten und etwas schnelleren Vorgängen führen. Ein Hauptfaktor ist jedoch die Bandbreite zwischen dem L3-Cache und dem Kernel (Boot-Laufwerk oder RAM).

"Gibt es etwas schnelleres? Wie schnell können wir Linux !?"

Im Allgemeinen arbeiten Hardwarehersteller und Betriebssystementwickler daran, die Verarbeitung so schnell wie möglich zu gestalten. Ihre Frage ist jedoch sehr allgemein: Möchten Sie die Bootzeiten beschleunigen, den Dateisystemzugriff optimieren, Berechnungen beschleunigen oder etwas anderes? Wenn Sie eine spezifischere Frage haben, können Sie den Engpass auf jeden Fall finden und entfernen. Ihr SRAM-Laufwerk würde Ihren Startvorgang sicherlich beschleunigen. Eine GUI in 3 Sekunden zu erreichen, wäre sehr cool zu sehen.

In den 486er Jahren gab es Maschinen, auf denen der gesamte Arbeitsspeicher aus SRAM bestand. Dies ist zurück, als 8 MB eine Menge waren, aber Ihren Einschränkungen zu entsprechen scheint. Ich bin sicher, dass 8 MB SRAM jetzt viel billiger sind als damals.

Sie könnten Linux also in SRAM ausführen, wenn die Maschine auf diese Weise erstellt wurde. Es ist kein theoretisches. Es wurde getan.

Aber nicht im Cache. Cache ist anders verdrahtet und vor allem anders adressiert. Sie können es nicht gleich ansprechen. Chunks werden unterschiedlich abgebildet, nicht als fortlaufender Block. Und der Inhalt ist nicht unbedingt das, was Sie auf der Festplatte sehen - neuere Intel-Chips machen eine Art Just-in-Time-Kompilierung (eher eine CISC => RISC-Mikro-Op-Umcodierung), bei der Mikro-Ops die Dinge sind das im Cache landen. Kurz gesagt, was sich im Cache befindet, ist nicht Ihr Programm, sondern eine veränderte Ansicht, sodass Sie es nicht mehr als Speicherdarstellung Ihres Programms verwenden können.

Die Frage ist warum. Anders als "weil ich kann" gibt es dafür keinen Grund. Das Cache-System bietet Ihnen den größten Geschwindigkeitsvorteil bei deutlich geringeren Kosten. Und denken Sie daran, dass die Kosten nicht nur Dollar sind ... SRAM benötigt mehr Transistoren, was mehr Strom bedeutet.

"Können wir Linux in L3 Cache ausführen?"

Nein, dies ist nicht möglich, da der Cache-Speicher nicht direkt / linear adressiert ist.
Aufgrund der Art und Weise, wie der Cache-Speicher entworfen wird, kann die Registrierung des CPU-Programmzählers (IP) nicht auf einen Ort im Cache-Speicher zeigen.

Ein CPU-Cache hat seine eigene "Assoziativität", und diese Assoziativität definiert, wie der "normale" Speicher dem Cache-Speicher "zugeordnet" wird. Dieses Merkmal des Cache-Speichers ist einer der Gründe, warum die Cache-Speicher so schnell sind.