Abo
  • Services:
Anzeige
Die eines Core i7-4960X mit riesigem L3-Cache, L1 und L2 sitzen in den Cores.
Die eines Core i7-4960X mit riesigem L3-Cache, L1 und L2 sitzen in den Cores. (Bild: Intel)

MIT: Neue Cache-Architektur für sparsamere und schnellere CPUs

Forscher des MIT und der Universität von Connecticut schlagen vor, die bisher recht hierarchische Architektur von Zwischenspeichern in Prozessoren aufzubrechen. Das Konzept ist für sehr viele Kerne ausgelegt und stammt unter anderem von einem ehemaligen Intel-Mitarbeiter.

Anzeige

Eine wissenschaftliche Arbeit sorgt derzeit für viel Diskussionsstoff in Technikmedien, die zwar schon länger vorliegt, aber durch einen Bericht von Ars Technica wieder Aufsehen erregt. In dem Papier (PDF) schlagen Srini Devadas vom MIT und Omer Khan von der Universität von Connecticut eine neue Verwaltung der Caches von Prozessoren vor. Omer war vor seiner wissenschaftliche Karriere als Entwickler erst bei Freescale, dann bei Intel als Chipentwickler tätig.

Die beiden Forscher empfehlen, die Verwaltung der schnellen Zwischenspeicher - Caches - auf Mehrkernprozessoren stark zu verändern. Bisher sind diese Caches ihren Namen wie L1, L2 oder L3 entsprechend streng hierarisch geordnet: Die L1- und L2-Caches stehen in der Regel den einzelnen Kernen exklusiv zur Verfügung. Der L3-Cache, von Intel auch Last-Level-Cache (LLC) genannt, wird gemeinsam von den Cores genutzt.

Dabei werden die Caches mit aufsteigender Nummer immer langsamer, die letzte Stufe ist der Zugriff auf den Hauptspeicher. Er ist unter allen flüchtigen Speichern eines Systems der langsamste. Zudem sind die Caches mit aufsteigender Nummer immer größer. Nachteilig ist auch, dass sie auf dem Die viel Platz einnehmen; sie bestehen aus gleichförmig aufgebautem, statischem RAM. Die Chipdesigner passen die Größe dabei genau an die Erfordernisse der Architektur an.

Die unterschiedliche Größe und die Hierarchie führen nach Ansicht der Forscher dazu, dass das Überschreiten der Kapazität eines Caches zu einer Leistungsbremse wird: Passen die Daten nicht in den L1-Cache, werden sie an den L2-Cache ausgelagert. Ist auch dieser voll, kommt der viel größere L3-Cache zum Einsatz. Dieser ist aber wiederum so groß, dass er die Inhalte mehrerer L1- und L2-Caches speichern kann.

L3-Cache als Erweiterung des L1 direkt nutzen

Also wäre es nach Meinung der Wissenschaftler sinnvoll, den L3-Cache von vornherein wie Erweiterungen von L1 zu verwenden - also die erste Auslagerung in den L2 zu überspringen. Dabei sollen die L3-Bereiche nicht wie bisher dynamisch, sondern statisch belegt werden. Ziel ist es, das Umkopieren von Daten innerhalb der CPU zu minimieren. Das soll nicht nur Rechenleistung bringen, sondern auch Strom sparen, weil die Busse und Caches öfter abgeschaltet werden können.

Für die Praxis nennen die Chipentwickler auch konkrete Beispiele, eines davon: Zwei Kerne arbeiten an denselben Daten. Bei heutigen CPU-Designs können die Cores zwar in die Caches des Partners Einblick nehmen, aber irgendwann müssen die Daten synchronisiert werden. Effizenter wäre es, diesen Datenbereich gleich in den gemeinsam les- und schreibbaren L3 zu verlegen und die Cores darauf zugreifen zu lassen.

Ausprobiert haben die Forscher ihre Cache-Architektur bisher nur an einem spezialisierten Netzwerk-Chip, der aus 64 einfachen Kernen besteht. Dabei ergab sich durch die neue Technik aber eine Steigerung der Rechenleistung um 15 Prozent bei einer Energieersparnis von 25 Prozent. Sollten sich ähnliche Effekte auch bei x86- oder ARM-CPUs ergeben, könnte die neue Cache-Verwaltung aber auch ein Umdenken der klassischen Hierarchie bei anderen Chipentwicklern anstoßen.


eye home zur Startseite



Anzeige

Stellenmarkt
  1. cambio CarSharing MobilitätsService GmbH & Co KG, Bremen
  2. Statistisches Bundesamt, Wiesbaden
  3. IT Frankfurt GmbH, Frankfurt am Main
  4. Bundesversicherungsamt Referat 811, Bonn


Anzeige
Top-Angebote
  1. (u. a. London Has Fallen, The Imitation Game, Lone Survivor, Olympus Has Fallen)
  2. (u. a. Der Hobbit 3, Der Polarexpress, Ice Age, Pan, Life of Pi)
  3. (u. a. 96 Hours Taken 3 6,97€, London Has Fallen 9,97€, Homefront 7,49€, Riddick 7,49€)

Folgen Sie uns
       


  1. 3D Xpoint

    Intels Optane-SSDs erscheinen nicht mehr 2016

  2. Webprogrammierung

    PHP 7.1 erweitert Nullen und das Nichts

  3. VSS Unity

    Virgin Galactic testet neues Raketenflugzeug

  4. Google, Apple und Mailaccounts

    Zwei-Faktor-Authentifizierung richtig nutzen

  5. Piranha Games

    Mechwarrior 5 als Einzelspielertitel angekündigt

  6. BMW Connected Drive

    Dieb wird mit vernetztem Auto gefangen

  7. Helio X23 und Helio X27

    Mediatek taktet seine 10-Kern-SoCs für Smartphones höher

  8. Betrug

    Dating-Plattformen sollen eigene Fake-Profile anlegen

  9. Onlineshopping

    Amazon startet Zwei-Faktor-Authentifizierung in Deutschland

  10. Moto Z

    Lenovo plant mindestens zwölf neue Module pro Jahr



Haben wir etwas übersehen?

E-Mail an news@golem.de


Anzeige
Super Mario Bros. (1985): Fahrt ab auf den Bruder!
Super Mario Bros. (1985)
Fahrt ab auf den Bruder!
  1. Quake (1996) Urknall für Mouselook, Mods und moderne 3D-Grafik
  2. NES Classic Mini im Vergleichstest Technischer K.o.-Sieg für die Original-Hardware

HPE: Was The Machine ist und was nicht
HPE
Was The Machine ist und was nicht
  1. IaaS und PaaS Suse bekommt Cloudtechnik von HPE und wird Lieblings-Linux
  2. Memory-Driven Computing HPE zeigt Prototyp von The Machine
  3. Micro Focus HP Enterprise verkauft Software für 2,5 Milliarden Dollar

Nach Angriff auf Telekom: Mit dem Strafrecht Router ins Terrorcamp schicken oder so
Nach Angriff auf Telekom
Mit dem Strafrecht Router ins Terrorcamp schicken oder so
  1. 0-Day Tor und Firefox patchen ausgenutzten Javascript-Exploit
  2. Pornoseite Xhamster spricht von Fake-Leak
  3. Mitfahrgelegenheit.de 640.000 Ibans von Mitfahrzentrale-Nutzern kopiert

  1. Re: total spannend

    HubertHans | 15:21

  2. Re: dauert noch

    TechnikusDA | 15:20

  3. Re: Mythen, Märchen und andere Geschichten

    der_wahre_hannes | 15:19

  4. Re: Unbequem: Jeder Anbieter kocht seine eigene Suppe

    Truster | 15:19

  5. Re: Für Paranoiker, einfach eigenes...

    onkel hotte | 15:16


  1. 15:00

  2. 14:14

  3. 13:52

  4. 12:01

  5. 11:41

  6. 10:49

  7. 10:33

  8. 10:28


  1. Themen
  2. A
  3. B
  4. C
  5. D
  6. E
  7. F
  8. G
  9. H
  10. I
  11. J
  12. K
  13. L
  14. M
  15. N
  16. O
  17. P
  18. Q
  19. R
  20. S
  21. T
  22. U
  23. V
  24. W
  25. X
  26. Y
  27. Z
  28. #
 
    •  / 
    Zum Artikel