众核处理器cache一致性研究综述.pdfVIP

第２９卷第１１期 计 算 机 应 用 研 究 Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１１ ２０１２年１１月　 ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ Ｎｏｖ．２０１２ 众核处理器 Ｃａｃｈｅ一致性研究综述  韩立敏，安建峰 ，高德远，樊晓桠，任向隆 （西北工业大学计算机学院，西安７１０１２９） 摘　要：以瓦片结构众核处理器一致性协议的设计为主线，综述了国内外近年关于众核处理器一致性的相关研 究；介绍了不同ＮＵＣＡ结构对一致性协议的影响；分析和对比了几种传统目录一致性协议的特性及其存在的问 题；归纳了必威体育精装版几个面向众核结构一致性协议的设计思想和特性。最后为设计具备应用程序适应性和可扩展性 的ｃａｃｈｅ一致性协议指出了几个关键的设计方向。 关键词：ｃａｃｈｅ一致性协议；众核处理器；瓦片化结构；ＮＵＣＡ 中图分类号：ＴＰ３０２　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１３６９５（２０１２）１１４０１１０６ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１２．１１．００３ ＲｅｖｉｅｗｏｎｃａｃｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｆｏｒｍａｎｙｃｏｒｅＣＭＰｓ  ＨＡＮＬｉｍｉｎ，ＡＮＪｉａｎｆｅｎｇ，ＧＡＯＤｅｙｕａｎ，ＦＡＮＸｉａｏｙａ，ＲＥＮＸｉａｎｇｌｏｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ７１０１２９，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｏｋｔｉｌｅｄｍａｎｙｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒｃｏｈｅｒｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌｄｅｓｉｇｎａｓｍａｓｔｅｒｓｔｒｏｋｅ，ｓｕｍｍｅｄｕｐｍａｎｙｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓ ｓｏｒｃａｃｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｒｅｌａｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋ，ｅｎｕｍｅｒａｔｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＮＵＣＡｏｎｃａｃｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌｓｃｈｅｍｅｓ，ｅｘｐｌｏｒｅｄ ｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｄｒａｗｂａｃｋｉｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｉｒｅｃｔｏｒｙｂａｓｅｄｃｏｈｅｒｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌｓａｎｄｅｘａｃｔｅｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｎｏｖｅｌ ｃａｃｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌｓｏｒｉｅｎｔｅｄｔｏｍａｎｙｃｏｒｅａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｓｅｖｅｒａｌｄｅｓｉｇｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒａ ｓｃａｌａｂｌｅａｎｄｗｏｒｋｌｏａｄｓａｄａｐｔａｂｌｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｍａｎｙｃｏｒｅＣＭＰｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｃｈｅｃｏｈｅｒｅｎｃｅｐｒｏｔｏｃｏｌ；ｍａｎｙｃｏｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ；ｔｉｌｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＮＵＣＡ 增大；维护一致性的硬件逻辑随着处理器核数目呈线性增长， 　引言 一致性消息量剧增。 技术的发展驱使单个芯片上集成的处理器核个数越来越 ｃ）应用的差异性。云计算和服务器应用作为众核的主要 多，各大半导体公司于２００６年之后纷纷推出其众核处理器产 负载，均具有异构性和不均衡性。这种特性导致单个一致性协 品。２００６年，ＩＢＭ公司推出其 １０２５核心的Ｋｉｌｏｃｏｒｅ众核处理 议无法让所有程序取得高性能。 器；Ｔｉｌｅｒａ公司于２００７年发布了其６４核心的ＴＩＬＥ６４，于２００９ 另外，在传统的目录协议中，ｃａｃｈｅ行以交叉方式分布在各 年推出必威体育精装版