改进的基于目录的Cache一致性协议.pdf

第35 卷 第1 期 计 算 机 工 程 2009 年1 月 Vol.35 No.1 Computer Engineering January 2009 ·软件技术与数据库· 文章编号：1000—3428(2009)01—0087—03 文献标识码：A 中图分类号：N945 改进的基于目录的Cache 一致性协议 王 铮，张 毅 (重庆大学计算机学院，重庆 400044) 摘 要：介绍几种典型目录一致性协议并分析它们的优缺点。在综合全映射目录和有限目录优点的基础上，通过在存储器层上增加一个存 储器高速缓存(Cache)层的方式，提出并讨论一种改进后的Cache 一致性协议。该协议相对有限目录存储开销增加不多的情况下，提高了系 统性能和可扩展性。 关键词：高速缓存；一致性；可扩展性；存储器层次；多处理机系统 Improved Directory-based Cache-Coherent Protocol WANG Zheng, ZHANG Yi (College of Computer Science, Chongqing University, Chongqing 400044) 【Abstract 】This paper introduces some typical directory organization schemes and analyzes their advantages and disadvantages. By full using advantages of full-map directory and limited directory, an improved directory-based Cache-coherent protocol is presented and discussed here, which adds a Cache level upon the memory level. It limites the space cost increase, while the system performance and system scalability have a remarkable enhancement. 【Key words 】Cache; coherence; scalability; memory hierarchy; multiprocessor systems 分布式共享存储(DSM)多处理机中的 Cache 一致性问题 扑，如网格型和超立方体型等用于多计算机消息传递的网络 是困扰计算机设计者的一个重要问题。因为它不只显著影响 中无法使用。因而监听一致性协议主要使用于小规模多处理 多处理机系统的性能，而且直接决定着系统的正确性。而经 机系统。由于本协议基于目录一致性协议，因此对监听一致 典的 Cache 一致性协议要么依赖于总线监听(监听协议， 性协议不作过多讨论。 snoopy protoco1) ，要么占用过多的存储空间或者过于复杂的 1.2 基于目录的一致性协议 算法( 目录法，directory scheme) 。本文在综合了全映射(full- 基于目录一致性协议的基本思想就是用目录的形式记录 map) 目录和有限(limited) 目录优点的基础上，提出了一种主 所有高速缓存行和共享数据的位置和状态。因而当处理器对 要应用在分布式共享存储(DSM)多处理机上的使用两级目录 某一缓存行进行操作时，便可根据相应的目录项得