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《Cache(高速緩存)與主存一致性初探》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、Cache(高速緩存)與主存一致性初探院系名稱姓 名學(xué) 號(hào)專 業(yè)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)指導(dǎo)教師18摘 要存儲(chǔ)器是具有“記憶”功能的部件，它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中占有十分重要的地位。存儲(chǔ)器的基本功能是存放以二進(jìn)制形式表示的程序與數(shù)據(jù)。如何設(shè)計(jì)容量大、速度快且造價(jià)低的存儲(chǔ)器，一直是計(jì)算機(jī)發(fā)展中的關(guān)鍵問題，目前還沒有哪一種存儲(chǔ)器功能完全滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器的需求。因此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常配備分層結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)系統(tǒng)，以滿足容量、速度和造價(jià)等方面的要求。衡量存儲(chǔ)器有三個(gè)指標(biāo)：容量、速度和價(jià)格/位。一般地說，速度高的存儲(chǔ)器，每位價(jià)格也高，因此容量不能太大。所以存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)的約束有容量、速度和價(jià)
2、格。容量似乎沒有限制，不管容量多大，總要開發(fā)出應(yīng)用程序來使用。為了獲得更好的性能，存儲(chǔ)器的速度必須能夠跟上CPU，即當(dāng)CPU執(zhí)行指令時(shí)，不想讓他停下來等待指令或操作數(shù)。價(jià)格問題也必須考慮，對(duì)于實(shí)用的系統(tǒng)，存儲(chǔ)器的價(jià)格必須相對(duì)于其他部件是合理的。因此三個(gè)指標(biāo)之間需要進(jìn)行權(quán)衡。高速緩存系統(tǒng)中能否確保高速緩沖存儲(chǔ)器和主存內(nèi)容一致性，這個(gè)問題直接關(guān)系到整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能。這兩部分的數(shù)據(jù)一致性問題產(chǎn)生的原因有二：其一，由于CPU對(duì)高速緩沖存儲(chǔ)器的寫入導(dǎo)致它的內(nèi)容更新而主存內(nèi)容陳舊；其二，由于I/O處理機(jī)或多處理機(jī)系統(tǒng)中某一處理機(jī)修改了主存內(nèi)容導(dǎo)致高速緩沖存儲(chǔ)器內(nèi)容陳舊。針對(duì)不同
3、原因，分析了寫策略中七種解決方案，并就高速緩存系統(tǒng)采用的第二級(jí)脫片高速緩沖存儲(chǔ)器，以及第三級(jí)脫片高速緩沖存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)一致性問題進(jìn)行初步探討。本文通過對(duì)存儲(chǔ)器系統(tǒng)Cache（高速緩存）與主存的概念進(jìn)行描述和目前兩者之間一致性存在的一些問題進(jìn)行研究。并分析在多處理機(jī)系統(tǒng)中，主存與各處理機(jī)私有Cache之間及各私有Cache之間存在的數(shù)據(jù)不一致性。對(duì)解決不一致性的方法：監(jiān)聽總線協(xié)議、基于目錄的Cache一致性協(xié)議、軟件控制方法等進(jìn)行詳細(xì)的定性分析，并指出各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，供設(shè)計(jì)者參考；同時(shí)提出軟件和硬件相結(jié)合的方法，能有效解決Cache的一致性問題。關(guān)鍵詞：存儲(chǔ)器；主存；緩
4、存；一致性18AbstractMemoryisa"memory"functioncomponents,itinacomputersystemoccupiesaveryimportantposition.Thebasicfunctionofmemoryisstoredinbinaryformofsaidprogramsanddata.Howtodesigncapacity,speedisquickandlowcostofmemory,isalwaysthekeyproblemsinthedevelopmentofthecomputer,thereisnomemoryfun
5、ctionfullymeettheneedsofthememoryofacomputersystem.Therefore,thecomputersystemusuallyequippedwithalayeredstructureofstoragesystem,tosatisfythecapacity,speedandcostrequirements.Measurememoryhasthreeindex:capacity,speedandprice/a.Generallyspeaking,thehighspeedofmemory,everypriceishigh,ther
6、eforecapacitycannotbetoobig.Somemorydesignconstraintscapacity,speedandprice.Thereseemstobenolimitcapacity,nomatterhowmuchcapacity,thetotaltodevelopapplicationstouse.Inordertoobtainthebetterperformance,thespeedofthememorymustbeabletokeepupwiththeCPU,andthatiswhentheCPUexecutinginstruction
7、s,don'twanthimtostopandwaitforinstructionsoroperand.Thequestionofpricemustalsoconsider,forpracticalsystem,memorypricesrelativetootherpartsmustbeisreasonable.Sothethreeindexestoweighbetween.Cachesystemcanensurecachememoryandmainmemorycontentsconsistency,thedirectlyrelatedt
