[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]處理機(jī)的cache一致性(已修改)
2025-01-31 17:30 本頁面
【正文】 處理機(jī)的 Cache一致性 主要內(nèi)容 ?問題的提出 ?一，多個(gè) cache不一致的原因 ?二，如何解決 Cache一致性問題 監(jiān)聽協(xié)議 基于目錄的協(xié)議 問題提出 ? Cache（高速緩沖存儲(chǔ)器）： ? 它的設(shè)計(jì)是為了解決 cpu與主存之間速度差距太大的矛盾； ? Cache的工作原理是基于 程序訪問的局部性 。 cpu 主存 cache 外存 在多核和多處理器系統(tǒng)中，多個(gè) Cache對(duì)應(yīng)的 copy內(nèi)容應(yīng)該一致，如下圖： Memory Cache core Cache core …… Cache core 這幾個(gè) copy 應(yīng)該一致 一、多個(gè) Cache不一致的原因 ? 共享可寫的數(shù)據(jù) ? 進(jìn)程遷移 ? I/O傳輸 要解決多處理機(jī)的 Cache一致性問題，首先要研究一致性問題的由來。出現(xiàn)不一致的原因 有 3個(gè)： 引起的不一致性 以擁有兩個(gè)處理機(jī)的系統(tǒng)為例，處理機(jī)帶有各自的私有 Cache，并共享一個(gè)主存儲(chǔ)器。 P1 X P2 X X P1 X P2 X X P1和 P2的本地高速緩存存儲(chǔ)器 C1和 C2中分別有共享主存的某個(gè)數(shù)據(jù) X的拷貝。 P1改寫 C1中的 X，使之變?yōu)閄’。 ’ 若 P1采用 “ 寫通過 ” 策略，即處理機(jī)改寫 Cache中的數(shù)據(jù)時(shí)同時(shí)修改內(nèi)存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)，那么，內(nèi)存中的 X也同時(shí)變?yōu)?X’，但是，處理機(jī) P2的本地高速緩沖存儲(chǔ)器C2中的 X仍然是 X。 X’ 當(dāng) P2要讀 X時(shí)，它是從 C2中去讀取，這就導(dǎo)致了 P2從 C2中讀取的 X同內(nèi)存中的 X’不一致。 P1 X P2 X ’ X 若 P1采用 “ 寫回 ”策略，即處理改寫Cache中的數(shù)據(jù)時(shí)并不同時(shí)修改內(nèi)存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而是在包含該數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊調(diào)出 Cache時(shí)才寫回內(nèi)存，那么，內(nèi)存中的 X還是 X 導(dǎo)致 C1中的X’同內(nèi)存中的X的不一致 引起的不一致性 情況一： P1 X P2 X 若 P1的進(jìn)程對(duì)X進(jìn)行了修改，使之變?yōu)?X’ ’ 采用 “ 寫回 ” 策略，暫時(shí)沒有對(duì)內(nèi)存中的 X進(jìn)行修改。 由于某種原因，該進(jìn)程遷移到了 P2上運(yùn)行 P2上的該進(jìn)程運(yùn)行時(shí)將從內(nèi)存中讀取 X并將 X調(diào)入 C2 那么，這個(gè)遷移了的進(jìn)程此時(shí)讀取的是X，而不是它先前修改過的 X’。 X P1的 C1中有共享數(shù)據(jù) X的拷貝，而P2的 C2中沒有該共享數(shù)據(jù) 情況二： 以上兩種情況都是由于進(jìn)程遷移引起的數(shù)據(jù)不一致。 P1 X P2 X X P1的 C1和 P2的 C2中都有共享數(shù)據(jù) X的拷貝 ’ P2的進(jìn)程修改
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