Chúng ta có thể chạy linux trong một cái gì đó nhanh hơn RAM không?

Đây có lẽ là một câu hỏi ngớ ngẩn, và có thể là kết quả của một sự hiểu lầm. Tôi đang nghiên cứu CPU ngay bây giờ và đặc biệt là bộ nhớ. Tôi mới đọc về SRAM nhanh hơn DRAM bao nhiêu nhưng đắt hơn. SRAM rất đắt: Tôi đã mua sắm một chút và tìm thấy một thẻ SRAM chạy bằng pin với 16 MB với giá khoảng 400 đô la.

Gần đây, một người bạn đã đề cập rằng anh ta đang chạy linux linux trong RAM, và nó rất nhanh. Mặc dù vậy, tôi nhận thấy rằng linux lõi nhỏ có thể còn nhỏ hơn ... nhỏ tới 8 MB! Điều này khiến tôi suy nghĩ: chúng ta có thể chạy linux trong SRAM không? Là câu hỏi thậm chí được hình thành tốt?

Googling câu hỏi này tỏ ra không hiệu quả, nhưng nó đặt ra nhiều câu hỏi hơn. Có thể chạy linux trong L3 Cache không? Intel Core i7 có thể có L3 Cache đủ lớn để phù hợp với 8MB ... nhưng tôi có đang mắc một lỗi phân loại không? Sự khác biệt giữa cái này và 'nhúng' linux là gì?

Đó là câu hỏi: chúng ta có thể chạy linux trong SRAM hoặc L3 Cache không? Có gì nhanh hơn không? Linux chúng ta có thể nhanh đến mức nào!?

z.

Linux, hoặc bất kỳ HĐH nào khác không biết RAM hoạt động như thế nào. Miễn là bộ điều khiển bộ nhớ được cấu hình đúng (ví dụ: tốc độ làm mới được đặt cho không phải SRAM) thì HĐH không quan tâm là nó chạy trên bộ nhớ động đơn giản (RAM đơn giản), RAM chế độ trang nhanh (RAM RAM, từ C64-ish lần), RAM chế độ dữ liệu mở rộng (EDO), RAM đồng bộ (SDRAM), bất kỳ tốc độ dữ liệu kép SDRAMS (DDR 1/2/3) bất cứ điều gì.

Tất cả những người hỗ trợ đọc và viết từ những nơi ngẫu nhiên. Tất cả sẽ hoạt động.

Bây giờ bộ nhớ cache là một chút khác nhau. Bạn không phải viết cho nó để nội dung thay đổi. Điều đó sẽ cản trở. Tuy nhiên, nó có thể sử dụng được. Tôi biết rằng coreboot sử dụng bộ đệm như một loại bộ nhớ trong khi khởi động, trước khi bộ điều khiển bộ nhớ được cấu hình đúng. (Để biết chi tiết, hãy xem các video từ các cuộc đàm phán coreboot trong FOSDEM 2011).

Vì vậy, trong lý thuyết có, bạn có thể sử dụng nó.

NHƯNG : Đối với các tác vụ thực tế, một hệ thống có bộ nhớ 'tốc độ trung bình' 1 GB 'thông thường' sẽ hoạt động tốt hơn rất nhiều so với chỉ với một vài MB bộ nhớ siêu nhanh. Có nghĩa là bạn có ba lựa chọn:

1. Xây dựng mọi thứ theo cách 'rẻ' bình thường. Nếu bạn cần thêm tốc độ, hãy thêm vài chục máy tính (tất cả đều có bộ nhớ 'chậm')
2. Hoặc xây dựng một máy tính duy nhất với giá gấp chục lần và hiệu năng thấp hơn đáng kể gấp chục lần.

Ngoại trừ trong những trường hợp rất hiếm, cuối cùng là không hợp lý.

Vâng, bạn có thể, và thực tế đây là cách nó đã được thực hiện, tự động. Các phần được sử dụng thường xuyên nhất của RAM được sao chép trong bộ đệm. Nếu tổng mức sử dụng RAM của bạn nhỏ hơn kích thước bộ đệm của bạn (như bạn cho là), cơ chế bộ đệm hiện tại sẽ sao chép mọi thứ trong RAM.

Lần duy nhất khi bộ nhớ cache sau đó được sao chép trở lại RAM bình thường là khi PC chuyển sang chế độ ngủ S3. Điều này là cần thiết bởi vì bộ nhớ cache được tắt trong chế độ S3.

Nhiều CPU cho phép Cache được sử dụng làm RAM. Ví dụ, hầu hết các CPU x86 mới hơn có thể định cấu hình các khu vực nhất định dưới dạng ghi lại mà không điền vào các lần đọc qua MTRR. Điều này có thể được sử dụng để chỉ định một vùng của không gian địa chỉ là - hiệu quả - cache-as-ram.

Liệu điều này có lợi hay không là một câu hỏi khác - nó sẽ khóa kernel vào RAM, nhưng đồng thời sẽ làm giảm kích thước hiệu quả của bộ đệm. Cũng có thể có các tác dụng phụ (chẳng hạn như phải vô hiệu hóa bộ nhớ đệm cho phần còn lại của hệ thống) sẽ khiến việc này chậm hơn rất nhiều.

"chúng ta có thể chạy linux trong L3 Cache không?"

Không , điều này là không thể vì bộ nhớ cache không được xử lý trực tiếp / tuyến tính.
Do cách thiết kế bộ nhớ đệm, bộ đăng ký Bộ đếm chương trình CPU (IP) không thể trỏ đến một vị trí trong bộ nhớ đệm.

Bộ đệm CPU có "tính kết hợp" của riêng nó và tính kết hợp này xác định cách bộ nhớ "bình thường" được "ánh xạ" vào bộ nhớ đệm. Tính năng này của bộ nhớ đệm là một trong những lý do khiến bộ nhớ cache quá nhanh.

"chúng ta có thể chạy linux trong L3 Cache không?"

Không, Cache có sẵn cho một công việc cụ thể là giữ dữ liệu chương trình và hướng dẫn sẵn sàng khi bộ xử lý sẽ cần chúng. Dù sao bạn cũng sẽ tìm thấy hệ điều hành trong bộ đệm vì nó liên tục được sử dụng. Tải tất cả HĐH vào bộ đệm không hiệu quả vì bạn không sử dụng mọi đường dẫn mã trong kernel cùng một lúc.

"chúng ta có thể chạy linux trong SRAM không?"

Chắc chắn bạn có thể sử dụng SRAM được hỗ trợ bằng pin làm phân vùng khởi động, sau đó bạn có thể sử dụng cờ thực thi được nhúng tại chỗ. Điều đó có thể dẫn đến thời gian khởi động nhanh hơn và hoạt động nhanh hơn một chút. Tuy nhiên, một yếu tố chính là băng thông giữa L3 Cache và nơi chứa kernel (ổ đĩa khởi động hoặc RAM).

"Có gì nhanh hơn không? Chúng ta có thể linux nhanh đến mức nào!?"

Thông thường các nhà sản xuất phần cứng và nhà phát triển hệ điều hành đang làm việc để xử lý nhanh nhất có thể. Tuy nhiên, câu hỏi của bạn rất chung chung, bạn có muốn tăng tốc thời gian khởi động, tối ưu hóa truy cập hệ thống tệp, tăng tốc tính toán hay không. Một khi bạn có một câu hỏi cụ thể hơn, bạn chắc chắn có thể bắt đầu tìm ra nút cổ chai và loại bỏ nó. Ổ đĩa SRAM của bạn chắc chắn sẽ tăng tốc quá trình khởi động của bạn. Đến GUI trong 3 giây sẽ rất tuyệt để xem.

Quay trở lại thời 486, trước đây từng có những cỗ máy có tất cả RAM là SRAM. Điều này trở lại khi 8 MB là rất nhiều, nhưng dường như phù hợp với các ràng buộc của bạn. Tôi chắc chắn rằng 8 MB SRAM bây giờ rẻ hơn nhiều so với trước đây.

Vì vậy, bạn có thể chạy Linux trong SRAM nếu máy được tạo ra theo cách đó. Nó không phải là một lý thuyết; Nó đã được thực hiện.

Nhưng, không phải trong Cache. Cache có dây khác nhau, và quan trọng hơn là địa chỉ khác nhau. Bạn không thể giải quyết nó như nhau. Chunks được ánh xạ trong khác nhau, không phải là một đoạn liên tục. Và nội dung không nhất thiết là những gì bạn thấy trên đĩa - các chip Intel mới hơn thực hiện một kiểu "biên dịch" đúng lúc (nhiều mã hóa lại CISC => RISC-micro-op) trong đó các vi lệnh là những thứ kết thúc trong bộ nhớ cache. Nói tóm lại, những gì trong bộ nhớ cache không phải là chương trình của bạn, mà là một cái nhìn đã thay đổi về nó, vì vậy bạn không thể sử dụng nó làm đại diện cho bộ nhớ của chương trình nữa.

Câu hỏi là tại sao. Khác với "bởi vì tôi có thể" không có nhiều lý do cho việc này. Hệ thống Cache giúp bạn có được hầu hết các lợi ích về tốc độ với chi phí thấp hơn rất nhiều. Và hãy nhớ rằng chi phí không chỉ là đô la .... SRAM cần nhiều bóng bán dẫn hơn, có nghĩa là nhiều điện hơn.