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CPU如何内存交互?

点个关注跟腾讯工程师学技术 导语 | 本文主要整理了计算机中的内存结构,以及CPU是如何读写内存中的数据的,如何维护CPU缓存中的数据一致性。什么是虚拟内存,以及它存在的必要性。...(三)一致性MESI协议 由于现在都是多核CPU,并且cache分了多级,并且数据存在共享的情况,所以需要一种机制保证在不同的核中看到的cache数据必须是一致的。...一次简单的数据获取需要多次经过多次内存的交互,如果是4级页表,那么就需要访问4次内存才能获取到对应的物理页号。如果是缺页,还需要有一个PTE的置换或加载过程。...因为内存地址都是连续的,所以我们可以通过加缓存的方法,把之前内存转换的地址缓存下来,减少内存的交互。...总结 从上面我们可以知道CPU的缓存结构一般由L1、L2、L3三层缓存结构组成,CPU读取数据只缓存交互,不会直接访问主存,所以CPU缓存和主存之间维护了一套映射关系。

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CPU高速缓存内存屏障

高速缓存分为L1-L3 Cache L1 Cache: 一级缓存是CPU第一层高速缓存,分为指令缓存和数据缓存,一般服务器的CPU的L1缓存容量在32-4096kb,现在的L1 Cache都不能直接内存直连传输数据...缓存一致性MESI协议 单CPU缓存的读写操作 缓存读操作 CPU读取数据时,先在L1中寻找,再从L2中寻找,再从L3中寻找,然后是内存,最后是外存储器(持久化介质) 如果只处理读取操作,那么不论是...Cache的数据保持一致,用于读缓存操作 独占(Exclusive)缓存段: 数据有效,内存的数据保持一致,S的区别就是在于该处理器处于独占的状态时,其他的cpu缓存将会失效 已修改(Modified...高速缓存存在的问题 缓存中的数据内存的数据并不是实时同步的,各CPU(或CPU核心)间缓存的数据也不是实时同步的,也就是在同一个时间点,各CPU所看到同一个内存地址的数据的值可能是不一致的 指令重排序存在问题...,在指令前插入Load Barrier,可以让高速缓存中的数据失效,强制从新主内存中加载数据读取主内存内容,让CPU缓存内存保持一致,避免缓存导致的一致性问题 完全内存屏障,保障了早于屏障的内存读写操作的结果提交到内存之后

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CPU内存结构

开局一张图 由于CPU频率太快了,为解决直接读取内存的数据上的延迟,在CPU内存之间,存在3级缓存。 ? ?...CPU在解决和缓存不一致上采用两种方式: 缓存一致性协议 总线锁机制 CPU CPU的一个时钟周期指的是机器码的0和1的变化,是电信号的一高一低的变化是10纳秒左右,1s相当于10的9次方纳秒。...,处于这个状态的可以被其他CPU读取内存时变成(shared 共享),修改时变成(modified 被修改) S:(shared 共享)某缓存行可能被多个CPU缓存,并且各个缓存中的数据和主存一致,当一个...总线锁 MESI协议之前,解决缓存一致性方案是总线锁机制,这种方案比较低效,锁期间,其他CPU无法访问内存CPU乱序 多核时代,处理器为提高运算速度,可能作出违背代码原有初衷的行为。...解决这种问题的方式就是内存屏障,简单点说是不同的处理器架构提供了不同指令集用来建立内存屏障,这样控制不可乱序。

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CPU内存结构

开局一张图 由于CPU频率太快了,为解决直接读取内存的数据上的延迟,在CPU内存之间,存在3级缓存。 ? ?...CPU在解决和缓存不一致上采用两种方式: 缓存一致性协议 总线锁机制 CPU CPU的一个时钟周期指的是机器码的0和1的变化,是电信号的一高一低的变化是10纳秒左右,1s相当于10的9次方纳秒。...,处于这个状态的可以被其他CPU读取内存时变成(shared 共享),修改时变成(modified 被修改) S:(shared 共享)某缓存行可能被多个CPU缓存,并且各个缓存中的数据和主存一致,当一个...总线锁 MESI协议之前,解决缓存一致性方案是总线锁机制,这种方案比较低效,锁期间,其他CPU无法访问内存CPU乱序 多核时代,处理器为提高运算速度,可能作出违背代码原有初衷的行为。...解决这种问题的方式就是内存屏障,简单点说是不同的处理器架构提供了不同指令集用来建立内存屏障,这样控制不可乱序。

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谷歌:Android 内存安全漏洞比例下降使用 Rust 相关

根据谷歌安全消息,十多年来,内存安全漏洞一直占整个产品和整个行业漏洞的 65% 以上。但近期在 Android 上,内存安全漏洞显着减少,并且相关的漏洞严重性也有所下降。...Jeffrey 表示,这种下降放弃内存不安全编程语言的努力相吻合,这里的“内存不安全编程语言”指的是 C/C++。...随着 Android 内存不安全代码越来越少,内存安全漏洞占 Android 漏洞的比例从 2019 年的 76% 下降到 2022 年的 35%。...“虽然有相关性并不一定意味着有因果关系,但值得注意的是,由内存安全问题引起的漏洞的百分比似乎用于新代码的开发语言密切相关。”Jeffrey 说道。...不过,Jeffrey 也表示,谷歌的目标不是将现有的 C/C++ 转换为 Rust,而是随着时间的推移,将新代码的开发转移到内存安全语言。 谷歌并不是唯一一家认识到内存安全代码好处的大型科技公司。

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CPU显卡内存3DMAX渲染的关系

图形渲染CPU重要还是显卡重要?3D渲染、三维建模速度和显卡有关吗?三维制图电脑配置!3D设计用什么显卡 本文结论:3D渲染最终主要靠CPU来完成,同时内存容量也要足够大。...另外一项技术就是使用GPU去计算灯光如何物质交互以及通过追踪场景中的光子路径来创建图像。在这项技术中,GPU将扮演一个超级计算机的角色来处理场景并传递逼真的结果。...专业显卡游戏显卡的最大不同在于第二阶段方式的不同,游戏显卡着重“显现”能力,就是把已经做好的东西重现出流畅的画面;而专业显卡着重“生成”能力,就是按照设计师给定的坐标、参数,生成虚拟的三维物体。...,最终渲染的时候靠CPU内存。...所以 CPU 好、内存大才能快

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CPU缓存和内存屏障

CPU性能优化手段 - 缓存 为了提高程序的运行性能, 现代CPU在很多方面对程序进行了优化 例如: CPU高速缓存, 尽可能的避免处理器访问主内存的时间开销, 处理器大多会利用缓存以提高性能 ?...最终写入主内存以那个CPU为准?...高速缓存下有一个问题: 缓存中的数据内存的数据并不是实时同步的, 各CPU间缓存的数据也不是实时同步....在同一时间点, 各CPU所看到的同一内存地址的数据的值可能是不一致的. CPU执行指令重排序优化的一个问题: 虽然遵守了as-if-serial语义, 但仅在单CPU自己执行的情况下能保证结果正确....读内存屏障(Load Memory Barrier): 在指令前插入Load Barrier, 可以让高速缓存中的数据失效, 强制从新从主内存读取数据 强制读取主内存内容, 让CPU缓存和主内存保持一致

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docker内存cpu调试

本地启动了一个sshd的容器服务,但该容器经常会被重启导致ssh连接失败,使用kubectl describe pod命令查看改命令发现有容器返回值为137,一般是系统环境原因,且一般为内存不足导致的...19 Nov 2018 14:18:22 +0800 Finished: Tue, 20 Nov 2018 12:14:16 +0800 登陆该容器的node节点,查看系统日志发现sshd申请内存严重超时...,且看到normal ZONE中的free<min,这种情况下会触发内核杀死进程回收内存,可能会导致sshd容器或containerd进程重启。...,也可以查看/proc/buddyinfo文件,查看剩余连续内存的分布,小内存比较多时说明内存碎片化比较严重 附:使用perf进行cpu占用率进行分析 如下代码中,函数AA死循环,预期会占用大量CPU资源...占用率,可以看出用户空间cpu占用率达到了50%,而内核空间很低,可以看出cpu占用率主要在用户态,涉及系统调用比较少 %Cpu(s): 50.0 us, 8.3 sy, 0.0 ni, 41.7

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硬件介绍CPU显卡内存

在早期的电脑中,内存主板之间的同步运行的速度等于外频,在这种方式下,可以理解为CPU外频直接内存相连通,实现两者间的同步运行状态。...CPU缓存: CPU缓存(Cache Memory)位于CPU内存之间的临时存储器,它的容量比内存小但交换速度快。...那么还有的数据就不得不从内存调用,但这已经是一个相当小的比例了。...按内存条的接口形式,常见内存条有两种:单列直插内存条(SIMM),和双列直插内存条(DIMM)。SIMM内存条分为30线,72线两种。DIMM内存SIMM内存条相比引脚增加到168线。...SDRAM将CPURAM通过一个相同的时钟锁在一起,使CPU和RAM能够共享一个时钟周期,以相同的速度同步工作,每一个时钟脉冲的上升沿便开始传递数据,速度比EDO内存提高50%。

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golang定位内存泄露cpu占用过高的方法实战

现在使用golang的项目越来越多,但是当golang发生内存泄露或cpu占用过高时,怎么定位呢?...cpu状态 go tool pprof http://localhost:6060/debug/pprof/heap go tool pprof http://localhost:6060/debug/...=============== 实践:定位内存泄露 ================= 问题现象:线上的程序在部署一周后,使用内存上升了几倍,没有释放的迹象 解决此问题的思路: 1、review代码...2、bytes.makeSlice占用了3G内存,看了代码发现是读文件同步特征值时创建buf产生的内存,正常现象。...走读了这部分涉及计时器的代码后发现是因为有个计时器在某些场景下设置了很大的触发时间(有的场景需要比较大的触发时间),但是在正确回包后又没有及时stop掉,所以就泄露了 定位cpu占用过高的方法也是一样的

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内存CPU:计算机默契交互的关键解析

内存内存CPU之间的交互是计算机体系结构中至关重要的一部分。它们之间的互动类似于一对不可分割的爱侣,彼此相互依赖且密不可分。没有内存CPU无法执行程序指令,这样计算机就会变得毫无意义。...高速缓存位于内存CPU之间,是一个读写速度比内存更快的存储器。当CPU内存写入数据时,这些数据也会被写入高速缓存中。当CPU需要读取数据时,会直接从高速缓存中读取。...内存的使用指针加长优化语句:指针是C语言中非常重要的特性,它是一种变量,但普通变量不同,它存储的不是数据的值,而是内存的地址。通过使用指针,我们可以读取和写入任意内存地址上的数据。...普通变量不同,我们通常在变量名前加一个"*"号来定义一个指针。...以 char、short、long 为例,它们分别占用 1、2、4 个字节的内存空间。数组在内存中的实现内存的物理结构完全一致。

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java获取cpu内存、硬盘信息

1 下载安装sigar-1.6.4.zip     使用java自带的包获取系统数据,容易找不到包,尤其是内存信息不够准确,所以选择使用sigar获取系统信息。       ...        System.out.println("内存总量:    " + mem.getTotal() / 1024L + "K av");         // 当前内存使用量         ...System.out.println("当前内存使用量:    " + mem.getUsed() / 1024L + "K used");         // 当前内存剩余量         System.out.println...("CPU生产商:    " + info.getVendor());// 获得CPU的卖主,如:Intel             System.out.println("CPU类别:    " + ...("CPU系统使用率:    " + CpuPerc.format(cpu.getSys()));// 系统使用率         System.out.println("CPU当前等待率:    "

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CPU是如何访问内存的?

CPU通过MMU访问内存 我们先来看一张图: ? 从图中可以清晰地看出,CPU、MMU、DDR 这三部分在硬件上是如何分布的。...首先 CPU 在访问内存的时候都需要通过 MMU 把虚拟地址转化为物理地址,然后通过总线访问内存。...MMU 开启后 CPU 看到的所有地址都是虚拟地址,CPU 把这个虚拟地址发给 MMU 后,MMU 会通过页表在页表里查出这个虚拟地址对应的物理地址是什么,从而去访问外面的 DDR(内存条)。...MMU 是通过页表把虚拟地址转换成物理地址,页表是一种特殊的数据结构,放在系统空间的页表区存放逻辑页物理页帧的对应关系,每一个进程都有一个自己的页表。...CPU,虚拟地址,页表和物理地址的关系如下图: ? 页表包含每页所在物理内存的基地址,这些基地址页偏移的组合形成物理地址,就可送交物理单元。

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CPU是如何访问内存的?

CPU通过MMU访问内存 我们先来看一张图: ? 从图中可以清晰地看出,CPU、MMU、DDR 这三部分在硬件上是如何分布的。...首先 CPU 在访问内存的时候都需要通过 MMU 把虚拟地址转化为物理地址,然后通过总线访问内存。...MMU 开启后 CPU 看到的所有地址都是虚拟地址,CPU 把这个虚拟地址发给 MMU 后,MMU 会通过页表在页表里查出这个虚拟地址对应的物理地址是什么,从而去访问外面的 DDR(内存条)。...MMU 是通过页表把虚拟地址转换成物理地址,页表是一种特殊的数据结构,放在系统空间的页表区存放逻辑页物理页帧的对应关系,每一个进程都有一个自己的页表。...CPU,虚拟地址,页表和物理地址的关系如下图: ? 页表包含每页所在物理内存的基地址,这些基地址页偏移的组合形成物理地址,就可送交物理单元。

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14-Linux 介绍工具使用(十一:cpu、核心、线程、内存

cpu) 指主板上实际插入的 cpu 硬件个数(socket)。...(但是这一概念经常被泛泛的说成是 cpu 数,这很容易导致 core 数,processor 数等概念混淆,所以此处强调是物理 cpu 数)。...由于在主板上引入多个 cpu 插槽需要更复杂的硬件支持(连接不同插槽的 cpu内存和其他资源),通常只会在服务器上才这样做。在家用电脑中,一般主板上只会有一个 cpu 插槽。...为了提高性能,cpu 厂商开始在单个物理 cpu 上增加核心(实实在在的硬件存在),也就出现了双核心 cpu(dual-core cpu)以及多核心 cpu(multiple cores),这样一个双核心...cpu 就是同一时刻能够运行两个进程/线程的。

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一文让你看懂内存CPU之间的关系

内存:你跑慢点行不行?CPU:跑慢点你养我吗?内存:我不管! 本文的思维导图 主存(RAM) 是一件非常重要的资源,必须要认真对待内存。...我们来看 IBM 360 是如何解决的:第一种解决方式是用保护密钥标记内存块,并将执行过程的密钥提取的每个存储字的密钥进行比较。...段定义是一段连续的内存空间 所以内存针对自动增长的区域,会有三种处理方式 如果一个进程空闲区相邻,那么可把该空闲区分配给进程以供其增大。...下面这幅图展示了这种映射是如何工作的 页表给出虚拟地址物理内存地址之间的映射关系。...TLB 通常位于 CPUCPU 缓存之间,它与 CPU 缓存是不同的缓存级别。下面我们来看一下 TLB 是如何工作的。

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云服务器怎么配置cpu内存搭配「建议收藏」

那么购买云服务器时如何选择cpu内存搭配?出现资源不足时应如何排查原因呢? 一、处理器性能解析 首先要明确一点,虽然都是多少核。但是服务器的处理器性能还是有差异的。...具体如下 配置 适用场景 1核CPU/1G内存/1M公网宽带 个人博客或者初期访问量较少的展示类Web应用 2核CPU/4G内存/3M公网宽带 论坛、门户类网站,用户活跃性访问量较高,选保证足够的资源空间...同时我们在建站过程中发现一些PHP的扩展PHP版本兼容存在问题,比如说 eAccelerater(自由开放源码PHP加速器)某些PHP版本兼容存在问题。...swap内保存的数据并不能直接供CPU直接使用。CPU如果想用swap内的数据,需要先把数据从硬盘转移到内存,然后再交给CPU。 对于内存不足的根本性建议: 如果内存不足,应该及时升级VPS内存。...使用云服务器,一般基准的云服务器都有1GB以上的内存,比如说阿里云服务器,普通的标准A型就有内存1.5G,CPU双核 Xeon 2.26G。

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