多内核cache一致性协议研究和实现.pdf

西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人签名:日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。(保密的论文在解密后遵守此规定)本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。本人签名:日期导师签名:日期摘要摘要集成电路设计以及制造业的不断发展,使得在单个芯片上集成多个处理器内核成为了可能。由于多核处理器相对于单核处理器在功耗,速度等方面的优势,近年来得到了极大地发展。在多核处理器中,多个内核对共享数据的访问必将会引起数据冲突,也就是缓存(cache)出现不一致情况。cache一致性协议就是为了解决这种不一致现象,使得内核可以实时访问到正确的数据。本文在分析了两种传统协议的基础上提出了基于分层架构的混合一致性协议,将两种传统一致性协议进行了有效地结合。在第一层共享总线架构结构上采用总线监听一致性协议,第二层互联网络架构的结构上采用基于目录的一致性协议。该协议即解决了共享总线架构的总线带宽问题,又解决了基于目录的一致性协议中目录所占存储空间过大的问题,表现出了优良的性能。同时提出了局部一致性的概念,使得cache一致性的维护可以只在某几个指定内核之间,避免了全局一致性维护带来的不必要的开销,提高了一致性维护效率。关键词:cache一致性分层架构混合一致性协议局部一致性多内核cache一致性协议研究与实现AbstractAbstractThe development of the IC design and manufacturingtechnologymake the multi-core processor possible. As a resultof the advances in the power consumptionand the speed paredto the single-core processor, the multi-core processor has been greatly developed in recent the multi-core processor, the access of the multiple cores to the shared datais bound to cause data collisions. The cache coherence protocolis designed to deal this problems, which make the cores can access the right data in real this project we proposethe hybrid cache coherence protocol that bases on the hierarchical frameworkafter we analysis the two traditional cache coherence protocols. This bines the two traditional protocolsin effectiveways. In the first Shared bus architecturelayer we use the snoopy protocol. In the second NoC architecture layer we use the directory-based protocol,which dealwith the problems of the bus bandwidth in the shared bus architecture and theproblems of thedire