[转]突破“内存墙”，CPU可以性能更好，能耗更低

文章链接:

1.  CPU缓存性能的重要性
2.  缓存和内存墙的介绍
3.  LRU缓存算法的错误和UcomPower的发现
4.  评述高速CPU设计的两种常见思路
5.  UcomPower的CPU设计新思路
6.  应用新缓存技术的CPU的市场机会

缩写（不想一篇篇看就看这个）：

目前的内存主要采用DRAM. DRAM传输速度不断增加，但访问延迟较大的问题始终无法解决。
DRAM延迟使得CPU需要花时间等待内存访问完成。这就是“内存墙”。“内存墙”带来一系列问题，包括限制CPU性能、增加CPU发热量等。
UcomPower提出CPU计算时间只占程序总耗时的不到20%. 剩下的80%多很大一部分由"内存墙"引起。因此无论是提高CPU频率还是增加核心数目对提高性能没有太大帮助。
SRAM存储密度太低，成本太高，因此DRAM内存暂时不可替代。通过改进内存技术消除“内存墙”目前不可能。
缓存是目前能够抵抗“内存墙”唯一有效的手段。
缓存的基础理论是时间局域性原理(Principle of Temporal Locality). 通俗地讲就是：最近被访问到的项目，在较近的未来较有可能被再次访问到。
LRU是一个体现了时间局域性原理的缓存替换算法，一直以来，几乎所有的CPU缓存都是采用的LRU及其变种。
实验/分析后，UcomPower发现时间局域性原理的描述并不准确：内存访问痕迹分布是极其不均衡的，程序的内存地址的使用计数呈现出强烈的“长尾”形态。大部分地址只用一次，这些地址完全没有缓存的价值。
而LRU认为每一个地址在将来都是有用的，因此会把大量的只用一次的内存地址保存很久，而CPU缓存中有价值的地址会被排挤出去。
UcomPower发明了一个LRU缓存替换算法的改进，称之为WLRU。WLRU能够很快地排除只用一次的内存地址，从而保护了CPU缓存中有价值的内存地址。
UcomPower认为自己的这项技术有助于制造出具有革命性意义的CPU，进而打败Intel, nVidia等传统芯片巨头。

我的几点看法：

1. 文章商业味比较重。LRU算法不能说有错误，只能说解决方案不够优。
2. 没有提供有力的实验数据说明WLRU的有效性（WLRU就是他们的命根子，掖着不放可以理解）。
3. 只凭借WLRU，国产CPU就可以打败Intel吗？工艺/其他众多技术细节怎么解决？靠ARM/MIPS授权+代工的模式？（做软件，这一块我了解不多）

转载于:https://www.cnblogs.com/mdyang/archive/2011/05/06/2038544.html