如何判断cpu和内存的搭配瓶颈?

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这个问题的本质其实在于为什么需要考虑CPU与内存搭配的问题,以及为什么现在的处理器内存控制器都做了硬件优化,使得我们即使不去刻意关注这个问题也不会出现明显的错误。

1. 为什么要关注CPU与内存的搭配? 因为无论是Intel还是AMD的旗舰级处理器,都是采用逐周期传输(Tick-Tock)架构。在这种架构下,每个时钟周期,CPU都会从内存中读/写一次数据。如果内存在某个时刻无法及时响应CPU的要求,那么就会出现数据丢失或者重复读取/写入的情况,从而造成效率低下甚至程序异常。 而由于现代的处理器都支持同时操作多个核心,多核心之间的协同又会导致问题加重。另外,因为操作系统会同时执行多个任务,也会出现这种问题的概率增加。 因此我们需要考虑两个因素来估算内存带宽对性能的影响: 一是程序对于内存的需求,包括地址空间和组件的规模;

二是内存的吞吐量,即每次传递的数据量。这两个因素共同决定了系统对内存带宽的需求。 考虑到目前内存的带宽已经足够满足上述的两个参数,因此我们可以忽略内存带宽对性能的影响。但是这是理论上的最佳情况,实际情况下依然有可能出现瓶颈。这时候就需要分析具体的问题来找到问题的根源了。

2. 为什么现在没有出现明显的CPU与内存的搭配瓶颈? 原因就在于现在的处理器在内存子系统上都做了专门的优化。以Intel的Skylake为例,其采用了新的内存格式(3D XPoint)并重新设计了内存控制器,使其能够同时处理不同的线程,并且实现了缓存与内存的控制同步,使得内存的性能得到了大幅提升。

Intel还引入了内存优化模式(Memory Optimized mode),根据不同的负载情况自动调整内存的相关设置,进一步提升了内存的效率。 另一方面,现代的操作系统都提供了内存保护的功能。在64位模式下,除非遇到程序崩溃或者其他意外,否则我们无法直接访问运行时没有被初始化的内存。这样也避免了因为代码错误或编译问题导致的内存损坏。所以在一般的情况下,我们不需要担心cpu与内存的搭配问题。但是如果遇到了性能问题,我们仍然需要分析软件、硬件和环境等方面的因素,找到问题的原因。

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