系统内存带宽浅析new-dingjie

1、系统内存带宽浅析 大家都知道，小型机的主要由CPU、缓存（L1/L2或L3）、内存、磁盘、板卡等部件组成，数据的流程一般都是从磁盘到系统内存，从系统内存到系统缓存，再从系统缓存到CPU，由系统CPU进行处理，把计算的结果送回终端显示或磁盘保存。每个部件的对数据处理速度的快慢都和系统的性能息息相关。现在CPU的主频平均以每年一倍的速度提升, 而内存的带宽的提升每年仅为10左右。CPU主频的提升会带动系统性能的改善，但系统性能的提高不仅仅取决于CPU，还与系统架构、指令结构、信息在各个部件之间的传送速度及存储部件的存取速度等因素有关，特别是与CPU/内存之间的存取速度有关。若CPU工作速度较高，但

2、内存存取速度相对较低，则造成CPU等待，降低处理速度，浪费CPU的能力。 如500MHz的CPU，一次指令执行时间为2ns,与其相配的内存（SDRAM）存取时间为10ns，比前者慢5倍，CPU和系统的性能怎么发挥出来？如下图所示，一般来讲CPU如果能直接从L1缓存中获到数据（即缓存命中率为100%），只需一个时钟循环；如果CPU不能直接从L1缓存中获到数据，就要从L2缓存中取数据，这个过程要花费系统7个时钟循环；如果CPU不能直接从L2缓存中获到数据，就要从内存中取数据，这个过程要花费系统近27个时钟循环。如果CPU不能直接从内存中获到数据，就要从磁盘中取数据，这个过程至少要花费系统100多个

3、时钟循环。假设系统的内存没有命中，能导致处理停滞超过100个时钟循环（clock cycles）。如果缓存命中率从100%下降到99%，系统的整体性能至少下降10%，或者更多。系统性能越依靠于内存系统，增加CPU时钟频率带来的性能提高就越小，所以缓存命中率与系统性能和内存带宽联系紧密。 从系统的时钟频率来讲，CPU、一级缓存（L1）时钟频率最高，为系统的CPU主频；二级缓存（L2）为片外缓存，一般也使用CPU的时钟频率；内存的时钟频率比CPU的时钟频率稍低，各厂家的时钟频率比例不尽相同，有的为CPU的时钟频率的二分之一，有的为CPU的时钟频率的三分之一不等；板卡的时钟频率更慢，PCI总线的有3

4、3MHZ,66MHZ,最新的PCI-X的频率为133MHZ。当然要计算各部分的带宽（即数据的吞吐量），还和每个时钟传输的数据位大小有关。在很多文章里往往看见关于带宽的各种描述，那么怎么计算系统的内存带宽呢？对于系统的内存带宽计算有下面的方法：B表示带宽，F表示系统内存总线的时钟频率，D表示内存总线的位数，则带宽为：B=FD/8例如，总线频率为100MHZ，数据位为64位的SDRAM带宽计算如下：100MHZ64BIT/8=800MB/S 但是对于系统的内存带宽从何处开始计算，每个厂家都有各自的算法，例如：有的计算缓存与CPU的带宽，有的计算缓存与内存的带宽。因此在做内存带宽的比较时应该按一种算

5、法进行比较。 IBM的p系列小型机都采用计算缓存与内存的带宽，如P650采用DDR的内存，最多支持4块内存板，每个内存板的内存总线时钟频率为400MHZ，总线数据位为16个字节，每个内存板的带宽为6.4GB/s,p650的内存带宽共为25.6GB/s; p690内存时钟频率更是提升为567MHz，内存带宽共为290GB/s.SUN的SUN Fire系列内存总线时钟频率为150MHz，每块CPU/内存板的带宽为GB/s;HP的rp8400和Superdome都采用NUMA结构，每块CELL板的带宽为4GB/s。P615P630P650P670P690SUN v880SF 15kRP8400时钟频率400MHz400MHz400MHz500MHz567MHz150MHz150MHz250Mhz数据位16byte16byte16byte32byte32byte16byte32byte16byte带宽/CPU板16GB/s4GB/