多核環(huán)境Cache——一致性協(xié)議研究.pdf

1、隨著商業(yè)應用和科學計算對計算能力要求的不斷提高,傳統(tǒng)的單核處理器已經(jīng)不能夠滿足各類應用對計算能力的要求,多核處理器應運而生。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,但是同樣存在著應用限制和技術(shù)挑戰(zhàn),其中,Cache一致性是影響多核處理器性能的一個關(guān)鍵問題。
　　 針對Cache一致性問題,近年來國內(nèi)外的專家學者進行了大量的研究和改進工作,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。研究結(jié)果表明,研究人員根據(jù)處理器體系結(jié)構(gòu)對一致性協(xié)議的合理改進可以有效提高系統(tǒng)的性能。
　　 本文介紹了國內(nèi)外對Cache一致性協(xié)議研究的熱點和方向。簡要地介紹了多核處理器及其存儲系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容、引出Cache一致性協(xié)議設計的重要性。在研究Cache工作原理、讀寫策略的基礎上,新協(xié)議設計中將克服Cache乒乓現(xiàn)象納入Cache一致性協(xié)議設計的優(yōu)化方向。本文在分析了現(xiàn)有監(jiān)聽協(xié)議和目錄協(xié)議原理和運行機制的基礎上

3、,得出了現(xiàn)有協(xié)議在多核處理器上應用的存儲開銷、系統(tǒng)資源浪費等限制,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)請求的流程改進為源端—D-Cache-目的端的點對點通信方式。D-Cache具有目錄功能,為一致性事務尋址和集中控制提供支持。同時,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)量為分類基礎設計了狀態(tài)集合,對應于兩個副本之間