Год назад, сотрудники лаборатории CSAIL Массачусетского технологического института (MIT) представили принципиально новый способ управления компьютерной памятью. В чипах с сотнями ядер он позволял высвободить от 15 до 25 процентов встроенного кэша, что резко улучшало эффективность вычислений.

В предложенном тогда виде схема, получившая название Tardis, использовала технику последовательного распределения инструкций по разным ядрам – последовательной согласованности (sequential consistency). Такой метод не обеспечивает синхронизации времени выполнения инструкций разными ядрами, кроме того, в большинстве современных процессоров его нельзя реализовать для операций чтения-записи, которые должны контролировать схемы управления памятью, такие как Tardis.

Поэтому исследователи подготовили улучшенный вариант, с которым на прошлой неделе ознакомили участников Международной конференции по параллельным архитектурам и техникам компиляции. Обновлённая схема совместима с существующими конструкциями чипов и имеет ряд дополнительных усовершенствований.

Tardis координирует работу ядер с памятью в соответствии с «логическим временем», а не хронологическим. Каждый фрагмент данных в общей памяти снабжён меткой времени, а каждое ядро снабжено счетчиком, который расставляет такие метки на выполняемых там операциях.

В усовершенствованном алгоритме применяются менее жёсткие стандарты согласования, соответствующие самой популярной модели ослабленного согласования, реализованной в процессорах корпорации Intel. Каждое ядро имеет два счётчика: по одному для операций чтения и записи. Если ядро выбирает чтение до того, как завершена запись, оно назначает этой операции более раннюю метку времени. Благодаря этому весь чип знает как интерпретировать данную последовательность событий.

Чипмейкеры используют разные правила согласования и значительная часть новой статьи посвящена описанию способов координирования работы счётчиков в одном ядре и между ядрами, чтобы обеспечить соответствие этим правилам.

Главное достоинство Tardis заключается в унифицированном подходе к управлению памятью на уровне ядра (кэш), компьютерной сети (распределённая файловая система) и на всех промежуточных уровнях.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365