什麼是NUMA（非均勻記憶體存取）

Non-Uniform Memory Access 的縮寫。有離核心近與離核心遠的記憶體，存取遠處記憶體需要較長時間的架構。將資料與執行緒放在同一側會比較快。

日文名稱: NUMA

「NUMA（非均勻記憶體存取）」出現在3領域的4道練習題中（多核心與同步, 效能評估與效能剖析, DRAM等）。

這個名詞所屬的領域: 多核心與同步

練習NUMA（非均勻記憶體存取）的題目

關於NUMA（非均勻記憶體存取）系統，下列說明何者正確？

  1. A所有核心都能以相同的時間存取所有記憶體
  2. B有離核心近的記憶體與遠的記憶體，存取遠處的記憶體需要較多時間
  3. C各核心只能讀取自己的記憶體，無法使用其他核心的記憶體
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正確答案：B. 有離核心近的記憶體與遠的記憶體，存取遠處的記憶體需要較多時間

在具有多個CPU插槽的伺服器等系統中，各插槽有直接連接的記憶體，而存取其他插槽的記憶體則要經過插槽之間的連線。因此，遠處的記憶體比近處的記憶體慢，頻寬也較小。所有記憶體在單一位址空間中看起來是一體的，所以程式可以直接運作，但把資料與執行緒放在同一側可以提升效能。

在Linux的NUMA系統中常用的首次接觸（first touch）策略（將頁面放在第一次寫入該頁面的執行緒所在節點的記憶體），下列關於需要注意之處的說明何者正確？

  1. A首次接觸會把頁面放在隨機的節點
  2. B在呼叫malloc的時間點，所有頁面的放置位置就已決定
  3. C只用一個執行緒將大型陣列初始化為0的話，整個陣列會全部放在同一個節點，其他節點的執行緒就得使用遠處的記憶體
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正確答案：C. 只用一個執行緒將大型陣列初始化為0的話，整個陣列會全部放在同一個節點，其他節點的執行緒就得使用遠處的記憶體

僅以malloc配置並不會分配實體頁面，而是在第一次寫入時發生的分頁錯誤（page fault）中，將頁面放在該執行緒所在節點的記憶體。因此，若以一個執行緒進行初始化，整個陣列都會集中在那個節點，在平行運算時，各執行緒負責的部分大多會落在遠處的記憶體。若初始化也以與運算相同的分工平行進行，各部分就會被放在負責它的執行緒附近。

解析中的「NUMA（非均勻記憶體存取）」

出現「NUMA（非均勻記憶體存取）」的題目（4題）

  1. 關於NUMA（非均勻記憶體存取）系統，下列說明何者正確？
  2. 在Linux的NUMA系統中常用的首次接觸（first touch）策略（將頁面放在第一次寫入該頁面的執行緒所在節點的記憶體），下列關於需要注意之處的說明何者正確？
  3. 在多核心或NUMA系統上測量效能時，有時會將執行緒固定在特定的核心上（設定親和性，affinity），其理由下列何者正確？
  4. 在現今多數電腦用處理器中，控制DRAM的記憶體控制器位於何處？

相關名詞

統一記憶體（Unified memory） 互斥鎖（Mutex） 比較並交換（Compare-and-swap） 目錄式一致性（Directory-based coherence） 交易式記憶體（Transactional memory） 死結（Deadlock） 自旋鎖（Spinlock） 屏障同步（Barrier synchronization） 原子指令（Atomic instruction） 記憶體一致性模型（Memory consistency model）

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