Computer-Architektur Fragen

[Heroldsknecht]

Ich habe hier einen Fragebogen zur Vorbereitung eines Tests über Rechenrarchitekturen.
Während die meisten WIssensfragen kein Problem darstellen, komme ich mit den drei Fragen hier gar nicht klar:

Die Anzahl an Transistoren pro Chip wächst pro Jahr. Warum wird der zusätzliche Platz nicht ausschließlich für eine Vergrößerung des Caches benutzt?

Trotz relativ großer L2-Caches aktueller Prozessoren ist der L1-Cache weiterhin relativ klein. Häufig finden sich heute sogar dreistufige Cachehierarchien mit einem großen L3-Cache, einem mittleren L2-Cache und einem kleinen L1-Cache. Warum werden die Caches nicht zusammengelegt, da sie ja ohnehin auf der gleichen Chipfläche mit der gleichen Taktfrequenz betrieben werden?

Welchen Vorteil bringt ein Dual-Core-Design gegenüber dem regulären SMP-Design mit zwei Single- Core-Prozessoren auf einem Mainboard?

[Auskenner]

Heroldsknecht schrieb:

Die Anzahl an Transistoren pro Chip wächst pro Jahr. Warum wird der zusätzliche Platz nicht ausschließlich für eine Vergrößerung des Caches benutzt?

- neue Funktionen
- Redesign alter Funktionen
- mehrere Kerne
- Stromsparfunktionen (okay, sind ja auch Funktionen)
- mehr Bits für Wortbreite
- mehr Register
- Sprungvorhersage
- Out-of-order execution
- mehr Piplines
usw..

such dir was aus.

Trotz relativ großer L2-Caches aktueller Prozessoren ist der L1-Cache weiterhin relativ klein. Häufig finden sich heute sogar dreistufige Cachehierarchien mit einem großen L3-Cache, einem mittleren L2-Cache und einem kleinen L1-Cache. Warum werden die Caches nicht zusammengelegt, da sie ja ohnehin auf der gleichen Chipfläche mit der gleichen Taktfrequenz betrieben werden?

Weil der L1 Cache immer noch näher an der Recheneinheit liegt und bei den Frequenzen schon jeder mm zählt.

Welchen Vorteil bringt ein Dual-Core-Design gegenüber dem regulären SMP-Design mit zwei Single- Core-Prozessoren auf einem Mainboard?

- Geringere Fertigungskosten für das Board
- schnellere Kommunikation zwischen beiden Kernen
- möglicherweise auch ein gemeinsamer Cache oder eine Funktion um schnell Daten zwischen diesen auszutauschen.
- Verbindung kann mit einer wesentlich höheren Taktgeschwindigkeit realisiert werden, damit hat man auch mehr Bandbreite zwischen den Kernen.
Auf dem Mainbaord kann man nicht so einfach die Frequenz erhöhen.
- kürzerer Weg zwischen den Kernen
- günstigerer Preis einer Multi CPU Lösung, als solche mit 2 CPUs auf jeweils einem Mainboard.
- geringerer Stromverbrauch und weniger Abwärmeprobleme. Dedizierte CPU Gehäuse würden dazu führen, dass man beide aufgrund der größeren Fläche thermisch stärker belasten kann, als wenn sie auf einem Die vereint wären.
- zuverlässigerer Betrieb
usw.

such dir was aus.

[92]

Mein erster Gedanke hierzu war Cache-Misses bzw. Größe des Such-/Arbeitsraumes, Ökonomie.
Man findet aber auch im Alltag Antworten.
(z.B. Mathearbeit + Schmierzettel + Buch unterm Tisch + Telefonjoker oder so, oder Küchentisch in der Scheune )

Ein Blick auf den Wikipediaartikel: http://de.wikipedia.org/wiki/Cache
der die Zusammenhänge ganz gut erklärt (Stichworte merken), zeigt eher auf Kosten (verschiedener Art).