Costo approssimativo per accedere a varie cache e memoria principale?


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Qualcuno può darmi il tempo approssimativo (in nanosecondi) per accedere alle cache L1, L2 e L3, nonché la memoria principale sui processori Intel i7?

Sebbene questa non sia specificamente una domanda di programmazione, conoscere questi tipi di dettagli di velocità è necessario per alcune sfide di programmazione a bassa latenza.



1
Come faccio a convertire ns in cicli? Se divido semplicemente 100 ns per 2,3 GHz, ottengo 230 cicli. È corretto?
Nathan,

5
Sono curioso: in quale situazione la cache L3 remota è più lenta della DRAM remota? Il numero sopra indica che può essere 1,6 volte più lento.
netvope,

1
Ti preghiamo di non modificare la domanda, ma di pubblicare una risposta con questi dettagli. La risposta automatica è ok su SO.
Stijn de Witt,

Esistono valori approssimativi per il consumo di energia per l'accesso alla memoria da ciascun livello?
Kanna,

Risposte:


74

Ecco una guida all'analisi delle prestazioni per la gamma di processori i7 e Xeon. Dovrei sottolineare, questo ha ciò di cui hai bisogno e altro (ad esempio, controlla pagina 22 per alcuni tempi e cicli, ad esempio).

Inoltre, questa pagina contiene alcuni dettagli sui cicli di clock, ecc. Il secondo link riportava i seguenti numeri:

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:
Il più importante è l'avviso sotto la tabella citata, che dice:

"NOTA: QUESTI VALORI SONO APPROSSIMI DIVERSI . DIPENDONO DALLA CORE E DA UNCORE FREQUENZE, VELOCITÀ DI MEMORIA, IMPOSTAZIONI DEL BIOS, NUMERI DI DIMMI , ETC, ECC .. IL TUO MILEAGE PUO 'VARIARE. "

EDIT: dovrei sottolineare che, oltre alle informazioni sui tempi / ciclo, il documento Intel sopra affronta molti più (estremamente) dettagli utili della gamma di processori i7 e Xeon (dal punto di vista delle prestazioni).


1
La 'linea non condivisa' non dovrebbe avere più latenza della 'linea condivisa in un altro core' - una linea condivisa (cioè 2 bit validi core) significa che può essere presa direttamente dalla sezione LLC in quanto è garantita per essere pulita. 'Linea non condivisa' significa che esiste un solo bit valido del core e quel core deve essere curvato per garantire che la linea sia esclusiva e non modificata - se viene modificata, viene cambiata in condivisa; LLC ora diventa sporco e viene restituito al nucleo richiedente come condiviso. Forse mi sbaglio - So che il protocollo MOESI è diverso.
Lewis Kelsey,

1
Certamente questo è il caso di SnB e Haswell. Nehalem - che utilizza questo Xeon - era prima della topologia del ring bus e aveva una cache unificata ma non vedo perché il filtro snoop si comportasse diversamente in Nehalem. La sezione del manuale di ottimizzazione B.3.5.3 fornisce una descrizione errata di ciò che ritengo (si riferisce chiaramente a Nehalem mentre parla della coda globale che è una funzione di Nehalem). Questo articolo di Haswell ha una descrizione migliore (colonna in alto a destra della pagina 5) ( tu-dresden.de/zih/forschung/ressourcen/dateien/… )
Lewis Kelsey,

@LewisKelsey: Anche questo mi sorprende, perché pensavo che metà del punto inclusivo di L3 fosse che L3 poteva semplicemente rispondere se avesse una copia valida di una riga. Ma ricorda, Intel utilizza MESIF ( en.wikipedia.org/wiki/MESIF_protocol ) per NUMA, AMD utilizza MOESI. Penso che all'interno di un singolo socket, MESIF non è davvero una cosa, perché i dati provengono da L3, non core-> core. Quindi è probabilmente più rilevante per i trasferimenti cache cache L3> tra socket. Mi chiedo se questo "hit L3 locale" sia per una linea condivisa con un core in un altro socket? Non ha ancora senso, valido in L3 significa che nessun core ha E / M
Peter Cordes,

@PeterCordes Mi sono ricordato di questo commento e sono tornato e quello che ho detto mi è sembrato immediatamente sbagliato. Il mio commento è corretto nella prospettiva di un terzo core in cui è condiviso tra altri 2 core o solo in esclusiva per un altro core. Ma se stai parlando di una linea non condivisa e appartiene al nucleo che sta cercando di accedere alla linea, allora il benchmark è giusto perché condiviso richiede una RFO per ottenerlo significa esclusivo ed esclusivo che non è richiesta tale RFO. Quindi non so cosa stavo dicendo davvero.
Lewis Kelsey,

@LewisKelsey: Sì, è vero per la scrittura. Ho pensato che questo era per la lettura (dati di origine latenza), che è più sensibili alla latenza. La lettura di una riga non richiede mai una RFO, solo una richiesta da condividere. Quindi una linea che non è già nello stato Condiviso da qualche parte, non dovrebbe semplicemente colpire L3 di questo socket senza dover attendere il traffico di coerenza? E quindi essere più veloce della DRAM, simile a un hit L3 "non condiviso".
Peter Cordes,

189

Numeri che tutti dovrebbero sapere

           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|

Da: Originariamente di Peter Norvig:
- 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

un confronto visivo


11
Sicuramente si tratta di importi molto ENORMI, basati sul design del processore, latenza / frequenza della RAM, memorizzazione nella cache del disco rigido (sia di tipo che di dimensione) / rpm ecc ecc? Per citare INTEL (per i valori rilasciati per una specifica CPU): "NOTA: questi valori sono approssimazioni approssimative. Dipendono da frequenze Core e Uncore, velocità di memoria, impostazioni del BIOS, numero di DIMMS, ecc. Ecc. . "
Dave,

28
@Dave è vero, ma questi numeri mostrano l'ordine di grandezza
Andrey,

8
@Dave, anche se type / speed / architecture della cpu è diverso, credo che i tempi relativi debbano rimanere più o meno gli stessi, quindi è solo una linea guida approssimativa per sapere quando si codifica. Un'analisi più significativa dovrebbe essere fatta tramite il profiler ovviamente ...
xosp7tom,

8
Per avere un'idea di quanto tempo è, Wikipedia menziona "Un nanosecondo è ad un secondo mentre un secondo è a 31,7 anni". en.wikipedia.org/wiki/Nanosecond
Solo tu il

2
@kernel in caso di mancanza della cache significa che richiederà l'accesso alla cache di livello inferiore o anche alla memoria principale. In questo caso ci vorrà del tempo in base al tempo di accesso di quel livello. Puoi cercare i dati per le CPU più recenti qui sisoftware.net/?d=qa&f=ben_mem_latency
Andrey,

39

Costo per accedere a vari ricordi in una bella pagina

Sommario

  1. I valori sono diminuiti ma si sono stabilizzati dal 2005

            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. Ancora alcuni miglioramenti, previsione per il 2020

       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)
    

Vedi anche altre fonti

Guarda anche

Per ulteriore comprensione, raccomando l'eccellente presentazione delle moderne architetture cache (giugno 2014) di Gerhard Wellein , Hannes Hofmann e Dietmar Fey presso l' Università di Erlangen-Norimberga .

I francofoni possono apprezzare un articolo di SpaceFox che confronta un processore con uno sviluppatore entrambi in attesa delle informazioni necessarie per continuare a lavorare.


un bel post di latenza. sarebbe bene aggiungere i fatti sulla realtà del mascheramento della latenza della GPU (
user3666197,

Ciao @ user3666197 Hai delle fonti sulla latenza della memoria relative alla GPU? Saluti :-)
olibre

Certamente sì, @olibre. Controlla il [A]postato di seguito.
user3666197,

1
Dato che si tratta di latenza e memorizzazione nella cache, trovo ironico che la pagina al tuo primo link, con il cursore dell'anno, non memorizzi nella cache la visualizzazione della metrica quando si cambia l'anno. In Firefox, almeno, eseguono il rendering troppo lentamente per essere trascinati negli anni per essere fluidi: /
John Glassmyer,

1
Belle referenze, hai dato titoli e autori!
SamB

22

Solo per motivi di revisione del 2020 delle previsioni per il 2025:

Negli ultimi 44 anni della tecnologia dei circuiti integrati, i processori classici (non quantici) si sono evoluti, letteralmente e fisicamente "Per Aspera ad Astra" . L'ultimo decennio ha evidenziato, il processo classico si è avvicinato ad alcuni ostacoli, che non hanno un percorso fisico raggiungibile in avanti.

Number of logical corespuò e può crescere, ma non più di quanto sia difficile se non impossibile eludere il soffitto basato sulla fisica già colpito può e può crescere, eppure può crescere meno di (potenza, rumore, "orologio") , eppure problemi con la distribuzione di energia e la dissipazione del calore aumenterà potrebbe crescere, avendo benefici diretti da grandi impronte di cache e I / O di memoria più veloci e più ampi e benefici indiretti da un cambio di contesto forzato del sistema meno frequente poiché possiamo avere più core per dividere altri thread / processi traO(n^2~3)
Frequency [MHz]
Transistor CountO(n^2~3)
Power [W]
Single Thread Perf

I crediti vanno a Leonardo Suriano e Karl Rupp
(I crediti vanno a Leonardo Suriano e Karl Rupp)

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|

Solo per motivi di revisione del 2015 delle previsioni per il 2020:

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

Solo per motivi di confronto del panorama di latenza tra CPU e GPU:

Non è un compito facile confrontare anche le più semplici formazioni CPU / cache / DRAM (anche in un modello di accesso alla memoria uniforme), in cui la velocità della DRAM è un fattore nel determinare la latenza e la latenza caricata (sistema saturo), dove quest'ultima regola ed è qualcosa che le applicazioni aziendali sperimenteranno più di un sistema inattivo completamente scaricato.

                    +----------------------------------- 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

Accesso alla memoria uniforme

I motori GPU hanno ricevuto un sacco di marketing tecnico, mentre le profonde dipendenze interne sono le chiavi per comprendere sia i punti di forza reali sia i punti di debolezza reali che queste architetture sperimentano nella pratica (in genere molto diverse dalle aspettative sibilanti del marketing aggressivo).

   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
 - - - - -

Comprendere le interiorità è quindi molto più importante, rispetto ad altri campi, in cui vengono pubblicate architetture e numerosi benchmark disponibili gratuitamente. Mille grazie ai micro-tester GPU, che hanno speso il loro tempo e la loro creatività per liberare la verità dei veri schemi di lavoro all'interno dell'approccio black-box testato sui dispositivi GPU.

    +====================| + 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|

Le mie scuse per un "quadro più ampio", ma la demasking della latenza ha anche limiti cardinali imposti dalle capacità smREG / L1 / L2 su chip e dai tassi di hit / miss.

    |.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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       |                                  |           |t[ F_______^___________WARP__:________]_______
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       |                                ..|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__:________]_______
       |                                  |_______________________________________________________________________________________
       */

La linea di fondo?

Qualsiasi progetto motivato a bassa latenza deve piuttosto decodificare "I / O-idraulica" (poiché 0 1-XFER sono incomprimibili per natura) e le latenze risultanti regolano l'inviluppo delle prestazioni per qualsiasi soluzione GPGPU sia che sia intensiva dal punto di vista computazionale ( leggi : dove i costi di elaborazione perdonano un po 'di più la scarsa latenza degli XFER ...) oppure no ( leggi : dove (potrebbe sorprendere qualcuno) le CPU sono più veloci nell'elaborazione end-to-end, rispetto ai fabric GPU [citazioni disponibili] ).


7
Ho tentato di capire la tua risposta. Sembra molto interessante, ma i grafici ASCII non sono facili da leggere a causa delle limitazioni di alta / larghezza. Scusa, non so come migliorare questa situazione ... Finalmente mi manca un riepilogo (alla fine, non so cosa pensare delle latenze tra CPU e GPU). Spero che tu possa migliorare la tua risposta per fornire un aspetto più accattivante e la comprensibilità umana. Coraggio. Saluti :-D
olibre

3

Guarda questa trama "scala", che illustra perfettamente i diversi tempi di accesso (in termini di tic di clock). Notare che la CPU rossa ha un "passo" aggiuntivo, probabilmente perché ha L4 (mentre altri no).

Grafici dei tempi di accesso con diverse gerarchie di memoria

Tratto da questo articolo Extremetech.

Nell'informatica questo si chiama "complessità I / O".

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