Здравствуйте!

Назрел такой вопрос. Насколько я знаю, если центральному процессору нужно выполнить программу, она копируется в ОЗУ и выполняется оттуда, т.к. скорость общения с ОЗУ гораздо быстрее, чем с хардом.
Для этих вещей в составе процессора есть контроллер ОЗУ, который этим занимается. Также это одна из ролей биоса. (<<<- по-моему, я тут где-то ошибся, поправьте, пожалуйста).
Также у процессора есть свой собственный кэш, в котором сохраняются адреса регистров, к которым он чаще всего обращается, сделано это из соображений, опять же, увеличения скорости работы процессора.

А теперь, внимание, вопрос!
Размер кэша у современных процессоров постепенно увеличивается (например, у распространенных i7 в среднем ценовом диапазоне - 8 мб). Можно ли перекинуть функции оперативной памяти на кэш? И, как следствие, отказаться от использования оперативной памяти вовсе?
Интересует в этом вопросе основной момент - как сказать процессору копировать исполняемую программу не в ОЗУ, а к себе в кэш и выполнять её оттуда? Этот процесс закладывается производителем? Или это можно реализовать на низком уровне программирования? Можно ли это сделать, написав "свой биос"?

Тема дискуссионная, давайте обсуждать :)

SiemarglМожно использовать всего 8Мб памяти, и все будет закэшировано в CPU.

Есть такая самодельная ОС - фантом. Так в ней по факту ее создатель предлагает отказаться от памяти, а работает только с диском.
(ну он не так предлагает, но фактически память у него только как кэш загрузки программ). Идея чем то похожа

Да, в принципе, это и планируется сделать, использовать именно память, что в CPU. Таким образом, отказавшись от ОЗУ.


miksoftG00dWINeМожно ли перекинуть функции оперативной памяти на кэш? И, как следствие, отказаться от использования оперативной памяти вовсе?Тут есть противоречие. Как только "перекинуть функции оперативной памяти на кэш", то кэш станет оперативной памятью. Т.е. произойдет не отказ от ОЗУ, а перенос его в один корпус с процессором. А такой подход уже давно существует, хотя и применяется обычно в куда боле слабых процессорах и контроллерах.

Ну не совсем, сам кэш процессору все же нужен. Идея в том, чтобы часть памяти кэша процессора оставить для, собственно кэша, а другую часть эксплуатировать как ОЗУ.
"Противоречие" - придираетесь :) Отсутствие физических планок оперативной памяти, вот чего пытаюсь добиться ;)

Sergey OrlovG00dWINe,
Какая в п**у дискуссия, вам просто надо почитать почему на процессоре имеется кеш...

Прошу Вас не вести себя как всезнающий ребенок, а прочитать остальные посты в данной теме.

Прогер_самоучкаSergey OrlovG00dWINe,
Какая в п**у дискуссия, вам просто надо почитать почему на процессоре имеется кеш...+1

И Вам тоже.

tunknownG00dWINeМожно ли это сделать, написав "свой биос"?
Когда-то слышал, что можно запрещать блокам кеша процессора выборку из ОЗУ. Отображать адреса ОЗУ на кеш и обращаться к нему как к ОЗУ. Это было давно и отличалось от процессора к процессору. Но в даташитах этого не читал, подтвердить не могу.

Для написания BIOS можно обратиться в Coreboot

Большое спасибо за ссылку! Всем остальным, кто в данном топике посылает меня учить устройство CPU, желаю прочитать.
К автору - Вы, помимо этого, можете еще какими-нибудь ссылками поделиться? Насколько я понял, тут уже готовая реализация со своими настраиваемыми функциями. А что-нибудь "глубже" есть? Чтобы, собственно, самому реализовать данную вещь. Заранее благодарен.

Dimitry Sibiryakovkdvразумеется, могут быть совсем специфические применения

HP the Machine, например. Но там они скорее отказались от накопителей, чем от ОЗУ. Хотя
можно рассматривать и наоборот: отказались от ОЗУ и работают прямо с винта.


Спасибо за наводку, но тут они ведь пытаются наоборот, запихнуть все в ОЗУ. А у меня задача - отказаться от этого :) То бишь, чтобы компьютер мог функционировать ГРУБО ГОВОРЯ на процессоре и каком-нибудь накопителе (повторюсь - ГРУБО ГОВОРЯ).

kdvDimitry Sibiryakov,

ну, с учетом ssd как бы, можно понять логику вопроса. Допустим, нахера надо ОЗУ, если можно все положить на SSD. Однако, SSD не вечен, значит, надо ОЗУ переложить на проц, но там всего 8мб памяти. Херня получается. Какие-то уродцы, конечно, получатся. Но "ан масс" эта идея не пойдет.

Тем не менее, технический прогресс шагает вперед семимильными шагами, особенно в плане развития возможностей накопителей информации. Например, Intel Xeon E7-2850V2 имеет объем кэша аж 37.5 мб!
Однако, давным давно компьютеры обладали как раз таки весьма маленькими объемами ОЗУ, а теперь эти объемы сопоставимы с объемами кэша CPU. Да, такой компьютер будет работать как тот, старинный, хотя не факт, учитывая скорость "общения" CPU с его кэшем... :)



А теперь я все же ПОВТОРЮ СВОЙ ВОПРОС (и впредь попрошу отвечать на него).
Чтобы заставить процессор "глядеть" не в оперативную память (физически), а перенести все функции ОЗУ в свой кэш, необходимо переписать биос? Или это заложено в сам процессор его производителями?

PS: спасибо всем, кто оставил свой ответ в данной теме.

Siemargl
Вариант 2. Использовать ОС, размером с кеш процессора. Есть набор таких экспериментальных ОС. Память в этом случае просто кэш ввода/вывода (L4). Но планки стоять будут.

Вопрос в том, какая конечная цель эксперимента?

Цель, как вы и сказали - "Использовать ОС, размером с кеш процессора". А точнее - её разработка и запуск её именно из кэша.

Прогер_самоучкаG00dWINeИ Вам тоже.о, спасибо.

Можно вопрос?
Как вы собираетесь 8 гигов оперативки запихнуть в проц? И сколько он будет стоить такой?
Цель кеша проца - убрать задержки при обращении к оперативной памяти.

Я там приводил выше пример о размерах кэша на современных топовых CPU. Этих объемов вполне хватит для простейшей ОС.
А вообще, учитывая, что технологии функционирования накопителей информации развиваются весьма динамично, то объемы кэша CPU будут расти. И эти Ваши "8 гигов" - это лишь вопрос времени.

SiemarglG00dWINeпропущено...


Цель, как вы и сказали - "Использовать ОС, размером с кеш процессора". А точнее - её разработка и запуск её именно из кэша.
Вот пример такой http://kolibrios.org/ru/
Вот еще https://en.wikipedia.org/wiki/PicoBSD
Вот система без памяти https://en.wikipedia.org/wiki/ΜClinux
Есть еще готовое ядро для опытов: L4

Вот вики по основам разработки ОС http://wiki.osdev.org/Main_Page

Большое спасибо за такое количество полезных ссылок!

Sergey OrlovG00dWINeЯ там приводил выше пример о размерах кэша на современных топовых CPU. Этих объемов вполне хватит для простейшей ОС.
А вообще, учитывая, что технологии функционирования накопителей информации развиваются весьма динамично, то объемы кэша CPU будут расти. И эти Ваши "8 гигов" - это лишь вопрос времени.
Вы немножко не туда идете, то, что вы хотите называется SOC (система на кристалле), поверьте она ничем не отличается от проца с кешем, более того есть ли там кеш или его нету
системе пофиг...

Большое спасибо за зацепки в терминологии, буду разбираться!



alexeyvgSergey Orlovпропущено...

Вы немножко не туда идете, то, что вы хотите называется SOC (система на кристалле), поверьте она ничем не отличается от проца с кешем, более того есть ли там кеш или его нету
системе пофиг...Да это вообще всё выглядит как название "процессор" для системного блока из уст секретарши :-)

"Кэш" означает механизм кеширования. И существующие в современных процессорах кэши, разумеется, сами являются ОЗУ, других не бывает.

Может, у G00dWINe действительно есть какие то интересные идеи, но озвучивает он это в форме "скопировать файл в ксероксе". Даже простое чтение школьного учебника по информатике хотя бы превратило речь автора из бессмысленного набора слов (потому что значения непонятных автору слов выдумываются им самостоятельно), во что то понятное.

То есть просто непонятно, к чему это всё, о чём обсуждение?

Наиболее вероятно, что G00dWINe говорит про идею разработать ОС, которая выполняется в ОЗУ на кристалле.
Но вот беда, таких ОС уже сотни (массово применяемых), и десятки тысяч мёртвых. Ну и систем таких эксплуатируются огромное количество, точно больше, чем людей на земле.
Больше мне ничего не приходит в голову, оп чём речь.


Вместо того, чтобы указывать на недостатки в грамотности речи (в терминологическом плане) и писать "пустые" сообщения, Вы бы лучше писали по существу. В противном случае никакой полезной и смысловой нагрузки Ваши слова здесь не представляют. Так что прошу Вас более не участвовать в обсуждениях в данной теме.

tunknownalexeyvgПо моему, вы что то не так интерпретировали...
Это конечно не то, что я имел в виду, но всё же хоть что-то . Оригинальную ссылку или даташит мне найти уже трудно.
На ромбай форуме, особенно в прошлые года подобное любили обсуждать.

Dimitry SibiryakovНет. Нужно переплавить железо.
Несколько проще. Написать свою ОС и свой софт. Но тоже не просто.

Спасибо за ссылку, буду изучать :) Видимо, действительно, кто-то уже подобные вещи реализовывал.

alexeyvgG00dWINeВместо того, чтобы указывать на недостатки в грамотности речи (в терминологическом плане) и писать "пустые" сообщения, Вы бы лучше писали по существу. В противном случае никакой полезной и смысловой нагрузки Ваши слова здесь не представляют. Так что прошу Вас более не участвовать в обсуждениях в данной теме.Ну вы хоть раскройте секрет, о чём этот топик?
Последнее предположение правильное, или я не попал?

Я зашёл в топик, думая, что какой то умный чел из MIT или Стенфорда решил тут обсудить очень интересную и перспективную тему про "компьютеры без ОЗУ"
А тут про "скопировать файл на ксероксе" :-)

Да, и "про грамотность" я не говорил, я не из выискивающих опечатки :-)
Вы, думаю, не прочитали мои ответы, как и ответы всех остальных :-)

Очень советую вам внимательно прочитать это, если сможете: Читать vs просматривать по шаблону

Топик о том, чтобы создать операционную систему (не unix-подобную), которая не будет использовать оперативную память. И при всем при этом постараться обойтись лишь программными решениями, не прибегая к изменениям в аппаратной части. Хотя, если они будут обоснованы, то и их реализация возможна.

Leonid Kudryavtsevtunknownсравните скорость/латентность кеша L2 и DDR3/4
...

Мечты. Выше уже сказали. Если кеша достаточно, то и так все данные будут в нем.

Операции ввода-вывода регистры - память в Intel выполняются асинхронно. На последних процессорах вроде > 50 (!!!) параллельный конвейеров доступа к памяти. Т.ч. для программы, если конвейеры свободны - на время доступа глубоко пофиг. А если конвейер занять - без разницы.

С учетом, что для некоторых команд в процессоре только один конвейер (например упаковка/распаковка MMX/SSE регистров), скорости ввода-вывода современной памяти вполне достаточно.

Скорость, в современных процессорах, понятие типа boolean. Или ее хватает (конвееры свободны) - тогда процессор работает на максимальной скорости или происходит какой-то конфликт (например ошибки доступа, промах TTL и так далее) - тогда процессор "стоит колом". В этом случае, просто нужно разбираться с причиной конфликта (Intel VTune) и пытаться устранить его в коде.

miksoftИ есть у меня еще подозрения насчет ввода-вывода. Современные чипсеты для этого работают с ОЗУ (DMA). Если не будет ОЗУ - как будет производиться ввод-вывод?
Никак.

Так же как интегрированная графика накроется медным тазом. А дискретная графика на компьютера без ОЗУ - будет явно выглядеть комично (ОЗУ нет, а видеокарта с 2 Gb на борту есть ))) )

То, что Вы пытаетесь сделать, называется SoC (System on Chip). Выпускается уже много десятков лет. Используется в микроконтроллерах / телефонах и так далее. Только там совсем не за скоростью гонятся.

Кстати да, я совсем не задумывался об операциях ввода/вывода.

Подскажите, а можно ли, путем модификации BIOS'a (или что для этого нужно изменить, программно) переложить функции ОЗУ ввода/вывода на винчестер (высокоскоростной SSD). То бишь создать на нем небольшой раздел, который будет использоваться только для этого.
Или же для этого необходимо модифицировать сам чипсет?

PS: вопросы "зачем/для чего" и "лучше присоединиться к существующим проектам" я не рассматриваю.
PSS: данный вопрос рассматривается на перспективу. т.е. с учетом возможного технологического прогресса. А также с учетом наличия ресурсов для разработки собственной инновационной архитектуры компьютера.