硬件体系结构—关注硬件分类，性能.pdf

硬件体系结构硬件体系结构 ——关注硬件分类，性能 杭研后台杭研后台‐‐何登成何登成 OutlineOutline • CPU • 内存内存 • HDD/SSD • 网卡 • RAIDRAID卡卡 • 虚拟化 CPUCPU‐ArchitectureArchitecture • CPU architecture CPUCPU‐组件与性能指标组件与性能指标 •• CPUCPU – 主频： CPU的时钟频率，内核工作的时钟频率 – 外频： 系统总线的工作频率 – 倍频： CPU外频与主频相差的倍数 – 前端总线： 将CPU连接到北桥芯片的总线 – 总线频率： 与外频相同或者是外频的倍数 – 总线数据带宽： (总线频率* 数据位宽) / 8 • L1,L2,L3 cache (缓存数据与指令) – L1,L2: core独占； 带宽：20‐80GB/S ；延时：1‐5ns – L3： core之间共享；带宽：10‐20GB/S；延时：10ns – CCachhe liline siize： 6464 BByttes • Interface – QPI • Intel中，连接一个CPU中的多个处理器(processors)，直接互联 • QPI带宽：~20GB/s CPUCPU‐程序设计优化程序设计优化 •• CacheCache‐consciousconscious – 目的：提高L1/L2/L3 cache命中率，降低访问内存的概率，降低系统响应 时间 – 手段手段：： • 降低Cache冲突概率 • 提高Cache利用率——数据结构重整 • False‐sharing – 多线程程序，当不同的线程同时读写同一cache line上的不同数据时发生； – 危害：False‐sharing会导致L1/L2 cache miss，增加系统延时 – 例如例如：int threadArray[2]; • 系统监控 – 对程序做性能测试时对程序做性能测试时，善用系统性能监控命令善用系统性能监控命令，定位瓶颈定位瓶颈 – 例如：top MemoryMemory •• MemoryMemory – Cpu与外部沟通的桥梁，计算机所有程序在内存中运行。其作用是用于暂时存放cpu中的运算数据，以 及与硬盘等外部存储器交换的数据.(From 百度百科) • Memory‐种类 – RAMRAM： 随机存取存储器随机存取存储器 – SRAM ： 静态随机存储器 CPU Cache – DRAM： 动态随机存储器 – SDRAM ： 同步动态随机存储器 与谁同步？——理论上速度可达到与CPU 同步 – DDRDDR SDRAMSDRAM ：： 双倍数据传输率双倍数据传输率SDRAMSDRAM DDRDDR DDR2DDR2 DDR3DDR3 • Memory特性 – 随机定位；易失存储；容量有限(单块容量小，插槽少) MemoryMemory‐性能指标性能指标 •• MemoryMemory‐性能指标性能指标 –