X86 पर realtime के संबंध में कैश की विशेषताएं

वास्तविक समय प्रणालियों में x86 वास्तुकला के साथ लोहे के उपयोग पर पदों की निरंतरता में। वहां मैंने संक्षेप में बताया कि कैसे x86 रियलटाइम आवश्यकताओं को पूरा करता है, और क्या इसे रोकता है।

एक मामूली गीतात्मक विषयांतर। रियल-टाइम सिस्टम कंप्यूटर की प्रगति के सबसे कम ज्ञात इंजनों में से एक है। उदाहरण के लिए, पहला लैपटॉप कंप्यूटर उनके लिए धन्यवाद बनाया गया था। अब किसी कारण से, यह माना जाता है कि पहला धारावाहिक लैपटॉप ओसबोर्न था। वास्तव में, उपरोक्त तस्वीर में डिवाइस को सीमेंस में ओसबोर्न से दो साल पहले औद्योगिक स्वचालन को नियंत्रित करने और प्रोग्रामिंग करने के साधन के रूप में बनाया गया था। इस परिवार (सीमेंस सिमैटिक) के लैपटॉप कंप्यूटर अब उत्पादित किए जाते हैं, हालांकि, निश्चित रूप से, लोहे में कई बार बदलाव हुए हैं।

लेकिन चलो व्यापार के लिए नीचे उतरो। इस विषय में, मैं उन कारकों में से एक पर ध्यान केन्द्रित करूँगा जो रियलटाइम कोड के निष्पादन समय की भविष्यवाणी के साथ हस्तक्षेप करते हैं। कट के तहत लंबे समय तक नहीं होगा, लेकिन उबाऊ पाठ।

कैश का प्रभावी उपयोग अधिकांश कार्यभार के लिए उपयोगी है, न कि केवल रीयलटाइम के लिए। एक बहुत महत्वपूर्ण उदाहरण - एक कोर पर, कोड चलता है जो एक बार प्रत्येक मिलीसेकंड से ऊपर उठता है, सेंसर सेंसर करता है, पीएलसी कोड निष्पादित करता है, और हार्डवेयर के कुछ टुकड़े को नियंत्रित करता है। उसी समय, GUI कोड दूसरे कोर पर चलता है, जो मॉनिटर पर यह सब प्रदर्शित करता है और ऑपरेटर को कभी-कभी हस्तक्षेप करने की अनुमति देता है। आधुनिक जीयूआई काफी "मोटा" है, और खुशी के साथ सभी उपलब्ध कैश का उपयोग करता है, जो वैसे, पहले कोर के साथ आम है। इसलिए जब रियलटाइम कोड उठता है, तो इसका कोई भी डेटा सामान्य कैश में नहीं मिलेगा - आपको इसे फिर से मेमोरी से खींचना होगा, दसियों या सैकड़ों माइक्रोसेकंड खर्च करना होगा।

सामान्य तौर पर, x86 आर्किटेक्चर प्रोग्रामेटिक रूप से कैश को प्रबंधित करने के लिए कई सुविधाएँ प्रदान नहीं करता है। मैं इन सभी तरीकों को सूचीबद्ध करूंगा, बस एक हाथ पर पर्याप्त उंगलियां:

1. PREFETCHx - मेमोरी से कैश तक एक लाइन पहले खींचो
2. CFLUSH, WBINV (बहुत "बुराई" कमांड, जिस तरह से) - "रीसेट" लाइन या पूरे कैश
3. नॉन टेम्पोरल COVNTDQ / MOVNTDQA / MOVNTPS, ऑर्डर कंट्रोल (L / S / MFENCE) - कुछ डेटा ऑपरेशंस की कैचेबिलिटी का कंट्रोल
4. सभी प्रकार के अप्रत्यक्ष तरीके। यहां मेरा मतलब है कि डेटा स्टोर करने और एक्सेस करने के ट्रिकी तरीके, उदाहरण के लिए, अधिक अनुकूल प्रीफ़ेचर
5. डीएमए के माध्यम से प्रत्यक्ष कैश प्रविष्टि। यह बहुत लोकप्रिय विशेषता परिधीय निर्माताओं के लिए प्रासंगिक नहीं है।
आप कैश को पूरी तरह से अक्षम कर सकते हैं, लेकिन यह किसी भी तरह चरम है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, इन तरीकों में से कुछ भी समान नहीं है, उदाहरण के लिए, लॉकडाउन को कैश करने के लिए - एक ऐसी सुविधा जो एआरएम में है, या इसी तरह के पासवर्ड हैं। कैशे स्लाइस को आरक्षित करना रियलटाइम कोड डेवलपर्स के लिए उपयोगी हो सकता है, उदाहरण के लिए, ऊपर वर्णित मामले में। यह संभव है कि किसी दिन x86 में कुछ इसी तरह दिखाई देगा, हालांकि यह पारदर्शी मेमोरी ऑपरेशन की विचारधारा का विरोध करता है। लेकिन अभी के लिए, आप उपशामक का उपयोग कर सकते हैं।



चित्र दिखाता है कि कैश में भौतिक पता और पते में 5 बिट्स हैं। खैर, यह हुआ - बस भाग्यशाली। यह आपको 32 रंगों में पेज द्वारा भौतिक मेमोरी पेज को "कलर" करने की अनुमति देता है। क्यों? ओएस का कर्नेल, जब अनुप्रयोग के लिए पता स्थान बनाते हैं, तो यह केवल एक रंग की आभासी मेमोरी दे सकता है। यदि कैश के मुख्य उपभोक्ताओं को अलग-अलग रंगों की मेमोरी दी जाती है, तो उनका डेटा एक-दूसरे को कैश से बाहर निकालने में सक्षम नहीं होगा।

उपरोक्त उदाहरण में, यह स्पष्ट है कि यदि आप दोनों कार्यों को अलग-अलग रंग आवंटित करते हैं, तो समस्या हल हो जाएगी। जीयूआई से कैश कम मिलेगा, लेकिन यह बहुत संभावना है कि ऑपरेटर किसी भी ब्रेक पर ध्यान नहीं देगा। बेशक, एक बड़ी खामी है - हम केवल आभासी मेमोरी के बारे में बात कर सकते हैं, और अगर कर्नेल में कुछ भी बहुत सारे कैश चाहते हैं, तो कुछ भी इसे रोक नहीं सकता है।

समान विधि विंडोज और फ्रीबीएसडी गुठली में उपयोग किया जाता है जो समान रूप से साहचर्य कैश में नेटवर्क पर स्मृति को अधिक वितरित करता है। कैश की कम संबद्धता को देखते हुए, यह पर्याप्त महत्वपूर्ण है ताकि इसका कोई भी टुकड़ा व्यर्थ न जाए। इस दृष्टिकोण का उपयोग करने के लिए, प्रोग्रामर से कुछ भी आवश्यक नहीं है - ओएस सब कुछ करता है। लेकिन अब कोई भी उत्पादन नहीं करता है ओएस इन प्रक्रियाओं को अलग करने के लिए कैश रंग का उपयोग करता है, केवल अनौपचारिक पैच हैं।

वैसे, मैं सभी रियलटाइम x86 डेवलपर्स को सी-स्टेट्स और स्पीडस्टेप को अक्षम करने के लिए याद रखना चाहता हूं।

वैसे, अगर कोई भी किसी भी अंग्रेजी के लिए रूसी प्रतिस्थापन जानता है जो मैंने इस विषय में उपयोग किया था, तो कृपया मुझे टिप्पणियों में बताएं, और मैं इसे पाठ में सही कर दूंगा।