विभिन्न कैश और मुख्य मेमोरी तक पहुंचने के लिए अनुमानित लागत?


178

क्या कोई मुझे L1, L2 और L3 कैश तक पहुँचने के लिए अनुमानित समय (नैनोसेकंड में) और साथ ही Intel i7 प्रोसेसर पर मुख्य मेमोरी दे सकता है?

हालांकि यह विशेष रूप से एक प्रोग्रामिंग सवाल नहीं है, इस प्रकार की गति विवरण जानना कुछ कम विलंबता प्रोग्रामिंग चुनौतियों के लिए आवश्यक है।



1
मैं ns को साइकिल में कैसे बदलूं? अगर मैं केवल 2.3 गीगाहर्ट्ज से 100 एनएस बांटता हूं, तो मुझे 230 चक्र मिलते हैं। क्या ये सही है?
नाथन

5
मैं उत्सुक हूं: दूरस्थ डीआरएएम की तुलना में दूरस्थ एल 3 कैश धीमा किस स्थिति में है? ऊपर दी गई संख्या बताती है कि यह धीमी गति से 1.6x हो सकती है।
netvope

1
कृपया प्रश्न को संपादित न करें, बल्कि उन विवरणों के साथ उत्तर पोस्ट करें। स्व-उत्तर देना SO पर ठीक है।
डे विट

क्या प्रत्येक स्तर से मेमोरी एक्सेस के लिए ऊर्जा की खपत के लिए कोई अनुमानित मूल्य हैं?
कन्नड़

जवाबों:


74

यहाँ प्रोसेसर के i7 और Xeon रेंज के लिए एक प्रदर्शन विश्लेषण गाइड है। मुझे तनाव देना चाहिए, यह आपके लिए आवश्यक है और अधिक (उदाहरण के लिए, उदाहरण के लिए कुछ समय और चक्र के लिए पृष्ठ 22 की जांच करें)।

इसके अतिरिक्त, इस पृष्ठ में घड़ी चक्र आदि के बारे में कुछ विवरण हैं। दूसरी कड़ी में निम्नलिखित संख्याएँ हैं:

Core i7 Xeon 5500 Series Data Source Latency (approximate)               [Pg. 22]

local  L1 CACHE hit,                              ~4 cycles (   2.1 -  1.2 ns )
local  L2 CACHE hit,                             ~10 cycles (   5.3 -  3.0 ns )
local  L3 CACHE hit, line unshared               ~40 cycles (  21.4 - 12.0 ns )
local  L3 CACHE hit, shared line in another core ~65 cycles (  34.8 - 19.5 ns )
local  L3 CACHE hit, modified in another core    ~75 cycles (  40.2 - 22.5 ns )

remote L3 CACHE (Ref: Fig.1 [Pg. 5])        ~100-300 cycles ( 160.7 - 30.0 ns )

local  DRAM                                                   ~60 ns
remote DRAM                                                  ~100 ns

EDIT2:
सबसे महत्वपूर्ण कहा, उद्धृत टेबल के नीचे नोटिस है:

"ध्यान दें: ये मूल्य रूग्ण मूल्यांकन हैं। आपको इसके अलावा और कुछ फ्रीक्वेन्सी, मेमोरी स्पीड, BIOS सैटिंग्स, डीआईएमएस , एनटीसी , एनटीसी के नाम पर आपका मेलजोल माइन वारी है। "

EDIT: मुझे इस पर प्रकाश डालना चाहिए, साथ ही साथ समय / चक्र की जानकारी, उपरोक्त इंटेल दस्तावेज़ में i7 और Xeon प्रोसेसर की रेंज (प्रदर्शन के दृष्टिकोण से) के बहुत अधिक (अत्यंत) उपयोगी विवरणों को संबोधित किया गया है।


1
'लाइन अनशेडेड' में 'किसी अन्य कोर में साझा लाइन' की तुलना में अधिक विलंबता नहीं होनी चाहिए - एक साझा लाइन (यानी 2 कोर वैध बिट्स) का मतलब है कि इसे सीधे एलएलसी स्लाइस से लिया जा सकता है क्योंकि यह साफ होने की गारंटी है। 'लाइन अनसर्डेड' का मतलब है कि केवल एक ही कोर वैलिड बिट है और यह सुनिश्चित करने के लिए कोर को स्नूप करना होगा कि लाइन एक्सक्लूसिव है और संशोधित नहीं है - अगर इसे संशोधित किया जाता है तो इसे साझा करने के लिए बदल दिया जाता है; एलएलसी अब गंदा हो गया है और इसे साझा किए गए अनुरोध कोर में वापस आ गया है। शायद मैं गलत हूं - मुझे पता है कि MOESI प्रोटोकॉल अलग है।
लुईस केल्सी

1
निश्चित रूप से SnB और Haswell में यही स्थिति है। नेहलम - जिसका उपयोग यह एक्सॉन करता है - रिंग बस टोपोलॉजी से पहले था और इसमें एक एकीकृत कैश था लेकिन मैं यह नहीं देखता कि स्नूप फिल्टर नेह्मल में किसी भी तरह से अलग व्यवहार क्यों करेगा। ऑप्टिमाइज़ेशन मैनुअल सेक्शन B.3.5.3 मुझे जो लगता है वह एक गलत विवरण है (यह स्पष्ट रूप से नेहेलम से संबंधित है क्योंकि यह ग्लोबल क्यू के बारे में बोलता है जो नेह्म फीचर है)। इस हैसवेल पेपर का बेहतर विवरण (पृष्ठ 5 का शीर्ष दाहिना स्तंभ) ( tu-dresden.de/zih/forschung/ressourcen/dateien/… )
लुईस केल्से

@LewisKelsey: यह मेरे लिए भी आश्चर्य की बात है, क्योंकि मुझे लगा कि समावेशी L3 का आधा बिंदु यह था कि L3 बस एक पंक्ति की वैध प्रतिलिपि होने पर प्रतिक्रिया दे सकता है। लेकिन याद रखें, इंटेल NUMA के लिए MESIF ( en.wikipedia.org/wiki/MESIF_protocol ) का उपयोग करता है, AMD MOESI का उपयोग करता है। मुझे लगता है कि एक एकल सॉकेट के भीतर, हालांकि, MESIF वास्तव में एक चीज नहीं है क्योंकि डेटा L3 से आता है, कोर-> कोर नहीं। तो यह शायद L3 कैश के लिए अधिक प्रासंगिक है-> सॉकेट्स में कैश ट्रांसफर। मुझे आश्चर्य है कि अगर यह "स्थानीय L3 हिट" एक अन्य सॉकेट में कोर के साथ साझा की गई रेखा के लिए है? फिर भी समझ में नहीं आता, L3 में मान्य का अर्थ है कोई कोर E / M
पीटर कॉर्ड्स

@PeterCordes मुझे यह टिप्पणी याद आई और वापस आया और मैंने जो कहा वह मेरे लिए तुरंत गलत साबित हुआ। मेरी टिप्पणी तीसरे कोर के परिप्रेक्ष्य में सही है जहां इसे 2 अन्य कोर के बीच साझा किया गया है या केवल एक अन्य कोर के लिए अनन्य है। लेकिन अगर आप लाइन अनसेंडेड के बारे में बात कर रहे हैं और यह उस कोर से संबंधित है जो लाइन को एक्सेस करने की कोशिश कर रहा है, तो बेंचमार्क सही है क्योंकि साझा करने के लिए इसे विशेष और अनन्य साधन प्राप्त करने के लिए एक RFO की आवश्यकता होती है, इस तरह के RFO की आवश्यकता नहीं होती है। इसलिए मुझे नहीं पता कि मैं वास्तव में क्या कह रहा था।
लुईस केल्सी

@LewisKelsey: हाँ, यह लिखने के लिए बिल्कुल सही है। मुझे लगा कि यह पढ़ने के लिए है (डेटा स्रोत विलंबता), जो अधिक विलंबता-संवेदनशील है। एक पंक्ति को पढ़ने के लिए कभी भी आरएफओ की आवश्यकता नहीं होती है, बस साझा करने के लिए एक अनुरोध। तो एक लाइन नहीं होनी चाहिए जो पहले से ही कहीं साझा राज्य में है, बस इस सॉकेट के L3 में हिट हो जाए बिना सुसंगत ट्रैफ़िक की प्रतीक्षा किए बिना? और इस तरह DRAM से भी तेज, "अनसेरीड" L3 हिट के समान है।
पीटर कॉर्ड्स

189

नंबर सभी को पता होना चाहिए

           0.5 ns - CPU L1 dCACHE reference
           1   ns - speed-of-light (a photon) travel a 1 ft (30.5cm) distance
           5   ns - CPU L1 iCACHE Branch mispredict
           7   ns - CPU L2  CACHE reference
          71   ns - CPU cross-QPI/NUMA best  case on XEON E5-46*
         100   ns - MUTEX lock/unlock
         100   ns - own DDR MEMORY reference
         135   ns - CPU cross-QPI/NUMA best  case on XEON E7-*
         202   ns - CPU cross-QPI/NUMA worst case on XEON E7-*
         325   ns - CPU cross-QPI/NUMA worst case on XEON E5-46*
      10,000   ns - Compress 1K bytes with Zippy PROCESS
      20,000   ns - Send 2K bytes over 1 Gbps NETWORK
     250,000   ns - Read 1 MB sequentially from MEMORY
     500,000   ns - Round trip within a same DataCenter
  10,000,000   ns - DISK seek
  10,000,000   ns - Read 1 MB sequentially from NETWORK
  30,000,000   ns - Read 1 MB sequentially from DISK
 150,000,000   ns - Send a NETWORK packet CA -> Netherlands
|   |   |   |
|   |   | ns|
|   | us|
| ms|

प्रेषक: मूल रूप से पीटर नॉरविग द्वारा:
- http://norvig.com/21-days.html#answers
- http://surana.wordpress.com/2009/01/01/numbers-everyone-should-know/ ,
- http://sites.google.com/site/io/building-scalable-web-applications-with-google-app-engine

एक दृश्य तुलना


11
प्रोसेसर डिजाइन, रैम विलंबता / आवृत्ति, हार्ड डिस्क कैशिंग (दोनों प्रकार और आकार) / आरपीएम आदि के आधार पर निश्चित रूप से ये बहुत बड़ी मात्रा में देखभाल करते हैं? INTEL को कोट करने के लिए (वे एक विशिष्ट सीपीयू के लिए जारी किए गए मूल्यों के लिए): "नोट: ये मान किसी न किसी सन्निकटन हैं। वे कोर और Uncore फ़्रिक्वेंसी, मेमोरी स्पीड, BIOS सेटिंग्स, DIMMS की संख्या, आदि आदि पर निर्भर करते हैं। । "
डेव

28
@ यह सच है, लेकिन यह संख्या परिमाण का क्रम दिखाती है
एंड्री

8
@, भले ही सीपीयू के प्रकार / गति / वास्तुकला अलग है, मेरा मानना ​​है कि सापेक्ष समय लगभग समान होना चाहिए, इसलिए जब आप कोड करते हैं, तो यह सिर्फ एक कठिन दिशानिर्देश है। प्रोफाइलर के माध्यम से अधिक सार्थक विश्लेषण किया जाना चाहिए ...
xosp7tom

8
कितना समय है, इसका अंदाजा लगाने के लिए, विकिपीडिया में उल्लेख है "एक नैनोसेकंड एक सेकंड से एक सेकंड के रूप में 31.7 वर्ष है।" en.wikipedia.org/wiki/Nanosecond
केवल आप

2
@ कर्नेल अगर कैश मिस है तो इसका मतलब है कि उसे निचले स्तर के कैश या यहां तक ​​कि मुख्य मेमोरी तक पहुंच की आवश्यकता होगी। इस मामले में उस स्तर तक पहुँच के समय के अनुसार समय लगेगा। आप नए CPUs के लिए डेटा यहाँ देख सकते हैं sisoftware.net/?d=qa&f=ben_mem_latency
Andrey

39

एक सुंदर पृष्ठ में विभिन्न यादों का उपयोग करने की लागत

सारांश

  1. 2005 के बाद से मूल्यों में कमी आई है लेकिन स्थिर है

            1 ns        L1 cache
            3 ns        Branch mispredict
            4 ns        L2 cache
           17 ns        Mutex lock/unlock
          100 ns        Main memory (RAM)
        2 000 ns (2µs)  1KB Zippy-compress
    
  2. अभी भी कुछ सुधार, 2020 के लिए भविष्यवाणी

       16 000 ns (16µs) SSD random read (olibre's note: should be less)
      500 000 ns (½ms)  Round trip in datacenter
    2 000 000 ns (2ms)  HDD random read (seek)
    

अन्य स्रोत भी देखें

यह सभी देखें

आगे की समझ के लिए, मैं यूनिवर्सिटी एर्लांगेन-नार्नबर्ग में गेरहार्ड वेलेइन , हेंस हॉफमैन और डाइटमार फे से आधुनिक कैश आर्किटेक्चर (जून 2014) की उत्कृष्ट प्रस्तुति की सलाह देता हूं ।

फ्रेंच बोलने वाले लोग स्पेसफॉक्स के एक लेख की सराहना कर सकते हैं, एक प्रोसेसर की तुलना एक डेवलपर के साथ दोनों काम करने के लिए आवश्यक जानकारी की प्रतीक्षा कर रहे हैं।


एक सुंदर विलंबता पोस्ट। GPU-विलंबता मास्किंग वास्तविकता के बारे में तथ्यों को जोड़ना अच्छा होगा (
user3666197

हाय @ user3666197 क्या आपके पास GPU से संबंधित मेमोरी लेटेंसी के बारे में कुछ स्रोत हैं? चियर्स :-)
ओलिब्रे

निश्चित रूप से, हाँ, @olibre। [A]नीचे पोस्ट की जाँच करें।
user3666197

1
यह देखते हुए कि यह विलंबता और कैशिंग के बारे में कैसा है, मुझे यह विडंबनापूर्ण लगता है कि वर्ष स्लाइडर के साथ आपकी पहली कड़ी में पेज, वर्ष बदलते समय मीट्रिक प्रदर्शन को कैश नहीं करता है। फ़ायरफ़ॉक्स में, कम से कम, वे चिकनी होने के लिए वर्षों तक खींचने के लिए बहुत धीरे-धीरे प्रस्तुत करते हैं: /
जॉन ग्लासमीयर

1
अच्छा संदर्भ, आपने शीर्षक और लेखक दिए हैं!
19

22

सिर्फ 2025 के लिए भविष्यवाणियों की समीक्षा के लिए:

एकीकृत सर्किट प्रौद्योगिकी के बारे में 44 साल, शास्त्रीय (गैर-क्वांटम) प्रोसेसर विकसित हुए, शाब्दिक और शारीरिक रूप से "प्रति एस्पर एड एस्ट्रा" । पिछले दशक ने इसका सबूत दिया है, शास्त्रीय प्रक्रिया कुछ बाधाओं के करीब पहुंच गई है, जो आगे प्राप्त करने योग्य भौतिक पथ नहीं है।

Number of logical coresकर सकते हैं और बढ़ सकता है, फिर भी मुश्किल से अधिक नहीं है अगर भौतिक विज्ञान आधारित छत को दरकिनार करना असंभव नहीं है, तो पहले से ही हिट हो सकता है और बढ़ सकता है, फिर भी कम हो सकता है (शक्ति, शोर, "घड़ी") बढ़ सकता है, फिर भी बिजली वितरण और गर्मी लंपटता के साथ समस्याएं हो सकती हैं वृद्धि हो सकती है, बड़े कैश-पैरों के निशान से प्रत्यक्ष लाभ और तेज और व्यापक मेमोरी- I / O और अप्रत्यक्ष रूप से कम अक्सर सिस्टम मजबूर संदर्भ-स्विच से लाभ, क्योंकि हम अन्य थ्रेड / प्रक्रियाओं को विभाजित करने के लिए अधिक कोर हो सकते हैंO(n^2~3)
Frequency [MHz]
Transistor CountO(n^2~3)
Power [W]
Single Thread Perf

क्रेडिट्स लियोनार्डो सुरियानो और कार्ल रुप के पास जाते हैं
(क्रेडिट लियोनार्डो सुरियानो और कार्ल रुप में जाते हैं)

2020: Still some improvements, prediction for 2025
-------------------------------------------------------------------------
             0.1 ns - NOP
             0.3 ns - XOR, ADD, SUB
             0.5 ns - CPU L1 dCACHE reference           (1st introduced in late 80-ies )
             0.9 ns - JMP SHORT
             1   ns - speed-of-light (a photon) travel a 1 ft (30.5cm) distance -- will stay, throughout any foreseeable future :o)
?~~~~~~~~~~~ 1   ns - MUL ( i**2 = MUL i, i )~~~~~~~~~ doing this 1,000 x is 1 [us]; 1,000,000 x is 1 [ms]; 1,000,000,000 x is 1 [s] ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
           3~4   ns - CPU L2  CACHE reference           (2020/Q1)
             5   ns - CPU L1 iCACHE Branch mispredict
             7   ns - CPU L2  CACHE reference
            10   ns - DIV
            19   ns - CPU L3  CACHE reference           (2020/Q1 considered slow on 28c Skylake)
            71   ns - CPU cross-QPI/NUMA best  case on XEON E5-46*
           100   ns - MUTEX lock/unlock
           100   ns - own DDR MEMORY reference
           135   ns - CPU cross-QPI/NUMA best  case on XEON E7-*
           202   ns - CPU cross-QPI/NUMA worst case on XEON E7-*
           325   ns - CPU cross-QPI/NUMA worst case on XEON E5-46*
|Q>~~~~~ 5,000   ns - QPU on-chip QUBO ( quantum annealer minimiser 1 Qop )
        10,000   ns - Compress 1K bytes with a Zippy PROCESS
        20,000   ns - Send     2K bytes over 1 Gbps  NETWORK
       250,000   ns - Read   1 MB sequentially from  MEMORY
       500,000   ns - Round trip within a same DataCenter
?~~~ 2,500,000   ns - Read  10 MB sequentially from  MEMORY~~(about an empty python process to copy on spawn)~~~~ x ( 1 + nProcesses ) on spawned process instantiation(s), yet an empty python interpreter is indeed not a real-world, production-grade use-case, is it?
    10,000,000   ns - DISK seek
    10,000,000   ns - Read   1 MB sequentially from  NETWORK
?~~ 25,000,000   ns - Read 100 MB sequentially from  MEMORY~~(somewhat light python process to copy on spawn)~~~~ x ( 1 + nProcesses ) on spawned process instantiation(s)
    30,000,000   ns - Read 1 MB sequentially from a  DISK
?~~ 36,000,000   ns - Pickle.dump() SER a 10 MB object for IPC-transfer and remote DES in spawned process~~~~~~~~ x ( 2 ) for a single 10MB parameter-payload SER/DES + add an IPC-transport costs thereof or NETWORK-grade transport costs, if going into [distributed-computing] model Cluster ecosystem
   150,000,000   ns - Send a NETWORK packet CA -> Netherlands
  |   |   |   |
  |   |   | ns|
  |   | us|
  | ms|

2020 के लिए 2015 की भविष्यवाणियों की समीक्षा के लिए बस:

Still some improvements, prediction for 2020 (Ref. olibre's answer below)
-------------------------------------------------------------------------
   16 000 ns ( 16 µs) SSD random read (olibre's note: should be less)
  500 000 ns (  ½ ms) Round trip in datacenter
2 000 000 ns (  2 ms) HDD random read (seek)

In 2015 there are currently available:
========================================================================
      820 ns ( 0.8µs)     random read from a SSD-DataPlane
    1 200 ns ( 1.2µs) Round trip in datacenter
    1 200 ns ( 1.2µs)     random read from a HDD-DataPlane

बस सीपीयू और GPU विलंबता परिदृश्य की तुलना के लिए:

सरल सीपीयू / कैश / डीआरएएम लाइनअप (यहां तक ​​कि एक समान मेमोरी एक्सेस मॉडल में भी) की तुलना करना आसान काम नहीं है, जहां डीआरएएम-स्पीड विलंबता और भरी हुई विलंबता (संतृप्त प्रणाली) का निर्धारण करने में एक कारक है, जहां बाद के नियम और हैं उद्यम के कुछ अनुप्रयोग एक पूरी तरह से अनलोड प्रणाली से अधिक अनुभव करेंगे।

                    +----------------------------------- 5,6,7,8,9,..12,15,16 
                    |                               +--- 1066,1333,..2800..3300
                    v                               v
First  word = ( ( CAS latency * 2 ) + ( 1 - 1 ) ) / Data Rate  
Fourth word = ( ( CAS latency * 2 ) + ( 4 - 1 ) ) / Data Rate
Eighth word = ( ( CAS latency * 2 ) + ( 8 - 1 ) ) / Data Rate
                                        ^----------------------- 7x .. difference
******************************** 
So:
===

resulting DDR3-side latencies are between _____________
                                          3.03 ns    ^
                                                     |
                                         36.58 ns ___v_ based on DDR3 HW facts

यूनिफ़ॉर्म मेमोरी एक्सेस

जीपीयू-इंजनों ने बहुत सारी तकनीकी मार्केटिंग प्राप्त की है, जबकि गहरी आंतरिक निर्भरता वास्तविक ताकत दोनों को समझने की कुंजी है और वास्तविक रूप से इन आर्किटेक्चरों को व्यवहार में कमजोर अनुभव (आमतौर पर आक्रामक मार्केटिंग सीटी-अप अपेक्षाओं से बहुत अलग)।

   1 ns _________ LETS SETUP A TIME/DISTANCE SCALE FIRST:
          °      ^
          |\     |a 1 ft-distance a foton travels in vacuum ( less in dark-fibre )
          | \    |
          |  \   |
        __|___\__v____________________________________________________
          |    |
          |<-->|  a 1 ns TimeDOMAIN "distance", before a foton arrived
          |    |
          ^    v 
    DATA  |    |DATA
    RQST'd|    |RECV'd ( DATA XFER/FETCH latency )

  25 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor REGISTER access
  35 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor    L1-onHit-[--8kB]CACHE

  70 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor SHARED-MEM access

 230 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor texL1-onHit-[--5kB]CACHE
 320 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor texL2-onHit-[256kB]CACHE

 350 ns
 700 ns @ 1147 MHz FERMI:  GPU Streaming Multiprocessor GLOBAL-MEM access
 - - - - -

अन्य क्षेत्रों की तुलना में आंतरिकता को समझना इस प्रकार बहुत अधिक महत्वपूर्ण है, जहां आर्किटेक्चर प्रकाशित होते हैं और कई बेंचमार्क स्वतंत्र रूप से उपलब्ध हैं। GPU-micro-testers के लिए बहुत धन्यवाद, जिन्होंने ब्लैक-बॉक्स दृष्टिकोण वाले GPU उपकरणों के अंदर काम की वास्तविक योजनाओं की सच्चाई को उजागर करने के लिए अपना समय और रचनात्मकता बिताई है।

    +====================| + 11-12 [usec] XFER-LATENCY-up   HostToDevice    ~~~ same as Intel X48 / nForce 790i
    |   |||||||||||||||||| + 10-11 [usec] XFER-LATENCY-down DeviceToHost
    |   |||||||||||||||||| ~  5.5 GB/sec XFER-BW-up                         ~~~ same as DDR2/DDR3 throughput
    |   |||||||||||||||||| ~  5.2 GB/sec XFER-BW-down @8192 KB TEST-LOAD      ( immune to attempts to OverClock PCIe_BUS_CLK 100-105-110-115 [MHz] ) [D:4.9.3]
    |                       
    |              Host-side
    |                                                        cudaHostRegister(   void *ptr, size_t size, unsigned int flags )
    |                                                                                                                 | +-------------- cudaHostRegisterPortable -- marks memory as PINNED MEMORY for all CUDA Contexts, not just the one, current, when the allocation was performed
    |                        ___HostAllocWriteCombined_MEM / cudaHostFree()                                           +---------------- cudaHostRegisterMapped   -- maps  memory allocation into the CUDA address space ( the Device pointer can be obtained by a call to cudaHostGetDevicePointer( void **pDevice, void *pHost, unsigned int flags=0 ); )
    |                        ___HostRegisterPORTABLE___MEM / cudaHostUnregister( void *ptr )
    |   ||||||||||||||||||
    |   ||||||||||||||||||
    |   | PCIe-2.0 ( 4x) | ~ 4 GB/s over  4-Lanes ( PORT #2  )
    |   | PCIe-2.0 ( 8x) | ~16 GB/s over  8-Lanes
    |   | PCIe-2.0 (16x) | ~32 GB/s over 16-Lanes ( mode 16x )
    |
    |   + PCIe-3.0 25-port 97-lanes non-blocking SwitchFabric ... +over copper/fiber
    |                                                                       ~~~ The latest PCIe specification, Gen 3, runs at 8Gbps per serial lane, enabling a 48-lane switch to handle a whopping 96 GBytes/sec. of full duplex peer to peer traffic. [I:]
    |
    | ~810 [ns]    + InRam-"Network" / many-to-many parallel CPU/Memory "message" passing with less than 810 ns latency any-to-any
    |
    |   ||||||||||||||||||
    |   ||||||||||||||||||
    +====================|
    |.pci............HOST|

"बड़ी-तस्वीर" के लिए मेरी माफी, लेकिन लेटेंसी-डिमास्किंग में ऑन-चिप smREG / L1 / L2- कैपेसिटी और हिट / मिस-रेट्स से भी कार्डिनल सीमाएँ हैं।

    |.pci............GPU.|
    |                    | FERMI [GPU-CLK] ~ 0.9 [ns] but THE I/O LATENCIES                                                                  PAR -- ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||| <800> warps ~~ 24000 + 3200 threads ~~ 27200 threads [!!]
    |                                                                                                                                               ^^^^^^^^|~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ [!!]
    |                                                       smREGs________________________________________ penalty +400 ~ +800 [GPU_CLKs] latency ( maskable by 400~800 WARPs ) on <Compile-time>-designed spillover(s) to locMEM__
    |                                                                                                              +350 ~ +700 [ns] @1147 MHz FERMI ^^^^^^^^
    |                                                                                                                          |                    ^^^^^^^^
    |                                                                                                                       +5 [ns] @ 200 MHz FPGA. . . . . . Xilinx/Zync Z7020/FPGA massive-parallel streamline-computing mode ev. PicoBlazer softCPU
    |                                                                                                                          |                    ^^^^^^^^
    |                                                                                                                   ~  +20 [ns] @1147 MHz FERMI ^^^^^^^^
    |                                                             SM-REGISTERs/thread: max  63 for CC-2.x -with only about +22 [GPU_CLKs] latency ( maskable by 22-WARPs ) to hide on [REGISTER DEPENDENCY] when arithmetic result is to be served from previous [INSTR] [G]:10.4, Page-46
    |                                                                                  max  63 for CC-3.0 -          about +11 [GPU_CLKs] latency ( maskable by 44-WARPs ) [B]:5.2.3, Page-73
    |                                                                                  max 128 for CC-1.x                                    PAR -- ||||||||~~~|
    |                                                                                  max 255 for CC-3.5                                    PAR -- ||||||||||||||||||~~~~~~|
    |
    |                                                       smREGs___BW                                 ANALYZE REAL USE-PATTERNs IN PTX-creation PHASE <<  -Xptxas -v          || nvcc -maxrregcount ( w|w/o spillover(s) )
    |                                                                with about 8.0  TB/s BW            [C:Pg.46]
    |                                                                           1.3  TB/s BW shaMEM___  4B * 32banks * 15 SMs * half 1.4GHz = 1.3 TB/s only on FERMI
    |                                                                           0.1  TB/s BW gloMEM___
    |         ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
    +========|   DEVICE:3 PERSISTENT                          gloMEM___
    |       _|______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
    +======|   DEVICE:2 PERSISTENT                          gloMEM___
    |     _|______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
    +====|   DEVICE:1 PERSISTENT                          gloMEM___
    |   _|______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
    +==|   DEVICE:0 PERSISTENT                          gloMEM_____________________________________________________________________+440 [GPU_CLKs]_________________________________________________________________________|_GB|
    !  |                                                         |\                                                                +                                                                                           |
    o  |                                                texMEM___|_\___________________________________texMEM______________________+_______________________________________________________________________________________|_MB|
       |                                                         |\ \                                 |\                           +                                               |\                                          |
       |                                              texL2cache_| \ \                               .| \_ _ _ _ _ _ _ _texL2cache +370 [GPU_CLKs] _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ | \                                   256_KB|
       |                                                         |  \ \                               |  \                         +                                 |\            ^  \                                        |
       |                                                         |   \ \                              |   \                        +                                 | \           ^   \                                       |
       |                                                         |    \ \                             |    \                       +                                 |  \          ^    \                                      |
       |                                              texL1cache_|     \ \                           .|     \_ _ _ _ _ _texL1cache +260 [GPU_CLKs] _ _ _ _ _ _ _ _ _ |   \_ _ _ _ _^     \                                 5_KB|
       |                                                         |      \ \                           |      \                     +                         ^\      ^    \        ^\     \                                    |
       |                                     shaMEM + conL3cache_|       \ \                          |       \ _ _ _ _ conL3cache +220 [GPU_CLKs]           ^ \     ^     \       ^ \     \                              32_KB|
       |                                                         |        \ \                         |        \       ^\          +                         ^  \    ^      \      ^  \     \                                  |
       |                                                         |         \ \                        |         \      ^ \         +                         ^   \   ^       \     ^   \     \                                 |
       |                                   ______________________|__________\_\_______________________|__________\_____^__\________+__________________________________________\_________\_____\________________________________|
       |                  +220 [GPU-CLKs]_|           |_ _ _  ___|\          \ \_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ \ _ _ _ _\_ _ _ _+220 [GPU_CLKs] on re-use at some +50 GPU_CLKs _IF_ a FETCH from yet-in-shaL2cache
       | L2-on-re-use-only +80 [GPU-CLKs]_| 64 KB  L2_|_ _ _   __|\\          \ \_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ \ _ _ _ _\_ _ _ + 80 [GPU_CLKs] on re-use from L1-cached (HIT) _IF_ a FETCH from yet-in-shaL1cache
       | L1-on-re-use-only +40 [GPU-CLKs]_|  8 KB  L1_|_ _ _    _|\\\          \_\__________________________________\________\_____+ 40 [GPU_CLKs]_____________________________________________________________________________|
       | L1-on-re-use-only + 8 [GPU-CLKs]_|  2 KB  L1_|__________|\\\\__________\_\__________________________________\________\____+  8 [GPU_CLKs]_________________________________________________________conL1cache      2_KB|
       |     on-chip|smREG +22 [GPU-CLKs]_|           |t[0_______^:~~~~~~~~~~~~~~~~\:________]
       |CC-  MAX    |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[1_______^                  :________]
       |2.x   63    |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[2_______^                  :________] 
       |1.x  128    |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[3_______^                  :________]
       |3.5  255 REGISTERs|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[4_______^                  :________]
       |         per|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[5_______^                  :________]
       |         Thread_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[6_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[7_______^     1stHalf-WARP :________]______________
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ 8_______^:~~~~~~~~~~~~~~~~~:________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ 9_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ A_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ B_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ C_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ D_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           |t[ E_______^                  :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|       W0..|t[ F_______^____________WARP__:________]_____________
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|         ..............             
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[0_______^:~~~~~~~~~~~~~~~\:________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[1_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[2_______^                 :________] 
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[3_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[4_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[5_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[6_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[7_______^    1stHalf-WARP :________]______________
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ 8_______^:~~~~~~~~~~~~~~~~:________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ 9_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ A_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ B_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ C_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ D_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|           ............|t[ E_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|       W1..............|t[ F_______^___________WARP__:________]_____________
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|         ....................................................
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[0_______^:~~~~~~~~~~~~~~~\:________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[1_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[2_______^                 :________] 
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[3_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[4_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[5_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[6_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[7_______^    1stHalf-WARP :________]______________
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ 8_______^:~~~~~~~~~~~~~~~~:________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ 9_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ A_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ B_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ C_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ D_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|          ...................................................|t[ E_______^                 :________]
       |            |_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|_|tBlock Wn....................................................|t[ F_______^___________WARP__:________]_____________
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       |                 /                  \  1.hW  ^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^| <wait>-s ^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|^|
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       |                                ..|SM:4__________________________________________________________________________________
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       |                                ..|SM:5__________________________________________________________________________________
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       |                                  |           |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:7__________________________________________________________________________________
       |                                  |           |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:8__________________________________________________________________________________
       |                                  |           |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:9__________________________________________________________________________________
       |                                ..|SM:A      |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:B      |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:C      |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                ..|SM:D      |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
       |                                  |_______________________________________________________________________________________
       */

तल - रेखा?

किसी भी निम्न-विलंबता प्रेरित डिज़ाइन को "I / O-हाइड्रोलिक्स" के बजाय रिवर्स-इंजीनियर करना पड़ता है (जैसा कि 0 1-XFERs प्रकृति द्वारा अचूक हैं) और परिणामस्वरूप अक्षांश किसी भी GPGPP समाधान के लिए प्रदर्शन लिफाफे को नियमबद्ध करते हैं यह कम्प्यूटेशनल रूप से गहन होना चाहिए ( पढ़ें : जहाँ प्रसंस्करण लागत कुछ अधिक घटिया विलंबता XFERs को माफ कर रही है ...) या नहीं ( पढ़ें : जहां (किसी को आश्चर्य हो सकता है) CPU-s अंत-टू-एंड प्रसंस्करण में तेजी से होते हैं, GPU कपड़ों की तुलना में [उद्धरण उपलब्ध हैं] )।


7
मैंने आपके उत्तर को समझने का प्रयास किया है। यह बहुत दिलचस्प लगता है लेकिन ASCII- रेखांकन उच्च / चौड़ाई सीमाओं के कारण पढ़ना आसान नहीं है। क्षमा करें मुझे नहीं पता कि यह कैसे सुधार किया जा सकता है ... अंत में मुझे एक सारांश याद आ रहा है (अंत में, मुझे नहीं पता कि सीपीयू बनाम जीपीयू विलंबता के बारे में क्या सोचना है)। आशा है कि आप एक बेहतर आई-कैंडी लुक और मानवीय समझ प्रदान करने के लिए अपने उत्तर को बेहतर बना सकते हैं। साहस। चीयर्स :
ओलिबर

3

इस "सीढ़ी" भूखंड को देखें, पूरी तरह से अलग-अलग पहुंच समय (घड़ी की टिकियों के संदर्भ में) को दर्शाते हुए। लाल सीपीयू को एक अतिरिक्त "चरण" होने की सूचना दें, शायद इसलिए कि इसमें L4 है (जबकि अन्य नहीं)।

विभिन्न मेमोरी पदानुक्रमों के साथ पहुंच के समय के रेखांकन

इस Extremetech लेख से लिया गया।

कंप्यूटर विज्ञान में इसे "I / O जटिलता" कहा जाता है।

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