哈尔滨工业大学：《并行处理与体系结构》课程教学资源（PPT课件讲稿）第五章 分布式存储器及其时延容忍（5.2）高缓一致性协议

第5章分布式存储器及其时延容忍 1层次存储器技术 2高缓一致性协议 23共享存储器的一致性 4分布式高速缓/主存体系 结构 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 第5章 分布式存储器及其时延容忍 ◼1 层次存储器技术 ◼2 高缓一致性协议 ◼ 3 共享存储器的一致性 ◼ 4 分布式高速缓/主存体系 结构

一问题的提出 处理器 Cache 存储器 主存储器 处理器 处理器 Cache 存储器 主存储器 处理器 b)

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 一 .问题的提出

1一种解决方案: 处理器 到主存储器 目录 Cache 目录副本 处理器 有两个 Cache目录的系统 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 1.一种解决方案：

2.两种实用的方法 写直达 Write- through)法: 每次写入ache时也把相同的数写入 主存储器。 特点: 口这种管理写操作的方法虽然简化了 1/0处理器的访问。 口它增加了中央处理器与主存储器之 间的信息流量,又降低/0性能。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 2. 两种实用的方法： ◼ 写直达(Write-through)法： ◼ 每次写入Cache时也把相同的数写入 主存储器。 ◼ 特点： ❑这种管理写操作的方法虽然简化了 I／O处理器的访问。 ❑它增加了中央处理器与主存储器之 间的信息流量，又降低I／O性能

写回 Write-back)法 写操作期间中央处理器修改了 Cache数 据之后,并不马上修改主存储器的相 应单元; 在 Cache中被修改的行从 Cache中淘汰 时,才把它写入主存储器,这里的 写回”是指写回主存储器。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 写回(Write-back)法 ◼ 写操作期间中央处理器修改了Cache数 据之后，并不马上修改主存储器的相 应单元； ◼ 在Cache中被修改的行从Cache中淘汰 时，才把它写入主存储器，这里的 “写回”是指写回主存储器

二、多处理机环境下的高速缓存 致性问题 1多个不同的处理器对同一高速 缓存行的写操作 口按所有处理器所见到的存储器事件 的顺序而串行化写 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 二、多处理机环境下的高速缓存一 致性问题 ◼ 1.多个不同的处理器对同一高速 缓存行的写操作 ❑按所有处理器所见到的存储器事件 的顺序而串行化写

可能引起高速缓存不一致的原因 有以下3种 (1)不同处理器对各自缓存的同一高速 缓存行的不同拷贝的异步写操作; (2)多处理器系统中的进程迁移,而又 不互相通报; (3)绕过高速缓存拷贝拥有者的/0操作。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼可能引起高速缓存不一致的原因 有以下3种： (1)不同处理器对各自缓存的同一高速 缓存行的不同拷贝的异步写操作； (2)多处理器系统中的进程迁移，而又 不互相通报； (3)绕过高速缓存拷贝拥有者的I/O操作

2.例题由共享数据写操作引起 的高速缓存一致 口在写操作前后高速缓存状态的变 化由下图所示。假设在更新前两 个处理器各自缓存的数据(标为x) 与共享主存中的相应数据是一致 的。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 2.例题 由共享数据写操作引起 的高速缓存一致 ❑在写操作前后高速缓存状态的变 化由下图所示。假设在更新前两 个处理器各自缓存的数据(标为x) 与共享主存中的相应数据是一致 的

处理器 xx■x「 X高速缓存 总线 共享存储器 更新前 写直达法 回写法 共享可写数据引起的高速缓存不一致 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

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3.例题由进程迁移引起的高 速缓存不一致 口假设处理器P1的高速缓存中有主 存中数据x的拷贝,当某进程从 P1,迁移至P2后将主存数据x改 写为y。 哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院

哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院 ◼ 3.例题 由进程迁移引起的高 速缓存不一致 ❑假设处理器P1的高速缓存中有主 存中数据x的拷贝，当某进程从 P1，迁移至P2后将主存数据x改 写为y