多核環(huán)境Cache——一致性協(xié)議研究.pdf

1、隨著商業(yè)應(yīng)用和科學(xué)計(jì)算對(duì)計(jì)算能力要求的不斷提高,傳統(tǒng)的單核處理器已經(jīng)不能夠滿足各類應(yīng)用對(duì)計(jì)算能力的要求,多核處理器應(yīng)運(yùn)而生。多核處理器與單核處理器相比,具有容易獲得高主頻、功耗低、通信延遲低等優(yōu)點(diǎn),但是同樣存在著應(yīng)用限制和技術(shù)挑戰(zhàn),其中,Cache一致性是影響多核處理器性能的一個(gè)關(guān)鍵問題。
　　 針對(duì)Cache一致性問題,近年來國內(nèi)外的專家學(xué)者進(jìn)行了大量的研究和改進(jìn)工作,其中基于監(jiān)聽的Cache一致性協(xié)議和基于目錄的Cache一

2、致性協(xié)議是研究的重點(diǎn)。研究結(jié)果表明,研究人員根據(jù)處理器體系結(jié)構(gòu)對(duì)一致性協(xié)議的合理改進(jìn)可以有效提高系統(tǒng)的性能。
　　 本文介紹了國內(nèi)外對(duì)Cache一致性協(xié)議研究的熱點(diǎn)和方向。簡要地介紹了多核處理器及其存儲(chǔ)系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容、引出Cache一致性協(xié)議設(shè)計(jì)的重要性。在研究Cache工作原理、讀寫策略的基礎(chǔ)上,新協(xié)議設(shè)計(jì)中將克服Cache乒乓現(xiàn)象納入Cache一致性協(xié)議設(shè)計(jì)的優(yōu)化方向。本文在分析了現(xiàn)有監(jiān)聽協(xié)議和目錄協(xié)議原理和運(yùn)行機(jī)制的基礎(chǔ)上

3、,得出了現(xiàn)有協(xié)議在多核處理器上應(yīng)用的存儲(chǔ)開銷、系統(tǒng)資源浪費(fèi)等限制,提出了一種基于D-Cache的混合寫無效和寫更新策略的Cache一致性協(xié)議——MEDSIF。在MEDSIF協(xié)議中,將傳統(tǒng)監(jiān)聽協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)請求的流程改進(jìn)為源端—D-Cache-目的端的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信方式。D-Cache具有目錄功能,為一致性事務(wù)尋址和集中控制提供支持。同時(shí),為避免Cache乒乓現(xiàn)象的發(fā)生,協(xié)議以處理器核中數(shù)據(jù)副本的數(shù)量為分類基礎(chǔ)設(shè)計(jì)了狀態(tài)集合,對(duì)應(yīng)于兩個(gè)副本之間