2020春-lecture131

标题“2020春-lecture131”和描述提到了多处理器和多处理系统的主题，特别是关于高性能计算系统的一些经典文献。本讲座可能涵盖了计算机体系结构的高级概念，特别是涉及并行处理、预取技术和内存管理策略。以下是这些知识点的详细说明： 1. **多处理器与多处理系统**： - 这些系统是由多个处理器共享内存资源构成的，以提高计算性能和处理大量任务。它们可以是共享内存（SMP）或多核架构，也可以是分布式内存（MPP）系统。 - 引述的Amdahl的文章讨论了单一处理器与大规模计算能力的关系，强调了并行化的重要性来克服单处理器的性能瓶颈。 2. **预取技术**： - 预取是一种优化内存访问的方法，通过预测未来数据需求并在实际访问前加载到高速缓存中来减少延迟。预取可以硬件、编译器或程序员级别实现。 - 预取精度是评估预取效果的关键指标，它衡量的是有用预取与发出预取的比例。 - 预取的时机是预取策略的重要组成部分，过于激进可能导致无效预取，而过晚则可能错过降低延迟的机会。 3. **虚拟存储与Cache的交互**： - 地址翻译在访问主存之前进行，以将虚拟地址转换为物理地址。这涉及到TLB（Translation Lookaside Buffer）的使用，用于快速查找页表项。 - Cache可以是虚拟编址或物理编址，但在具有虚拟内存的系统中，通常使用虚拟地址进行索引，物理地址进行匹配。 - 同义词问题出现在当Cache大小超过页大小乘以相联度时，同一个虚拟地址可能映射到不同的物理地址。 4. **虚拟存储与DRAM的交互**： - 操作系统控制虚拟页面如何映射到DRAM的不同bank、channel或rank，以优化访问和减少bank冲突。 - 页着色是操作系统用来减少bank冲突的一种技术，确保不同页不会映射到同一bank。 5. **访存延迟容忍**： - 内存访问延迟是计算性能的一个重要因素，现代系统采用高速缓存、预取、多线程和乱序执行来缓解这一问题。 - L2缓存的缺失是导致处理器停顿的主要原因，预取技术可以帮助减少缺失率和缺失延迟。 6. **预取的四个问题**： - **What**：确定哪些地址需要预取，这可以通过历史访问模式、编译器对数据结构的理解或专门的预取算法来预测。 - **When**：决定何时发起预取请求，需要平衡预取的及时性和效率，既不能太早造成资源浪费，也不能太晚失去效果。 本讲座深入探讨了多处理器系统中的内存管理和性能优化策略，包括预取技术的细节，以及虚拟存储系统如何与Cache和DRAM交互，以减少延迟并提升系统性能。