Понимание внутренних устройств ОЗУ: как каналы, банки и модели доступа к ОЗУ влияют на производительность

Производительность программного обеспечения зависит от эффективного доступа к памяти, превышая важность чистой скорости процессора. Архитектура ОЗУ значительно влияет на скорость доступа, при этом последовательный доступ доказывает свою скорость по сравнению с случайным доступом. Два ключевых фактора определяют производительность памяти: время доступа на каждый запрос и количество запросов. Данный анализ фокусируется на латентности доступа к ОЗУ и его внутренних механизмах. ОЗУ состоит из каналов, рангов, банков, строк, столбцов и буфера строки; каждый элемент играет важную роль в извлечении данных. Время доступа варьируется в зависимости от попаданий, пропусков или конфликтов буфера строки, что приводит к различиям в латентности. Общий шина данных создает узкое место, особенно при bursty случайном доступе, где задержки контента усиливаются. Сериализация доступа к банкам также способствует более медленному случайному доступу из-за задержек переключения строк. Последовательный доступ выигрывает от кэширования и предвосхищения, минимизируя доступы к ОЗУ и латентность. Напротив, случайный доступ страдает от увеличения латентности из-за непредсказуемых моделей доступа и неспособности эффективно использовать аппаратные оптимизации. В конечном счете, хотя случайный доступ может быть медленнее, эффективные структуры данных могут смягчить его влияние на общую производительность.