मल्टीप्रोसेसर सिस्टम में कैश। कैश का सामंजस्य। MESI प्रोटोकॉल

हेलो, हेब्र!

एक समय पर, यह विषय मुझे बहुत रोचक लगा, इसलिए मैंने अपने मामूली ज्ञान को आपके साथ साझा करने का निर्णय लिया। यह लेख एक पूर्ण विस्तृत विवरण होने का दावा नहीं करता है, बल्कि एक संक्षिप्त अवलोकन है।

परिचय

यह कोई रहस्य नहीं है कि आधुनिक कंप्यूटर में मेमोरी तक पहुंच एक साथ कई स्वतंत्र प्रोसेसर (कर्नेल, ट्रेड्स) हो सकती है। उनमें से प्रत्येक के पास अपने निजी कैश हैं, जिसमें आवश्यक लाइनों की प्रतियां संग्रहीत हैं, और उनमें से कुछ स्थानीय रूप से संशोधित हैं। सवाल उठता है, क्या होगा अगर एक ही समय में कई प्रोसेसर को एक ही लाइन की आवश्यकता होती है। यह निष्कर्ष निकालना मुश्किल नहीं है कि सिस्टम के सही संचालन के लिए सभी प्रोसेसर के लिए एक एकल मेमोरी स्थान प्रदान करना आवश्यक है।

यह सुनिश्चित करने के लिए, विशेष जुटना प्रोटोकॉल का आविष्कार किया गया था। कैश सुसंगतता - कैश गुण, जिसका अर्थ है सिस्टम द्वारा साझा किए गए स्थानीय कैश में संग्रहीत डेटा की अखंडता। प्रत्येक कैश सेल में झंडे होते हैं जो वर्णन करते हैं कि सिस्टम के अन्य प्रोसेसर में एक ही पते के साथ इसका राज्य सेल की स्थिति से कैसे संबंधित है।

जब वर्तमान सेल की स्थिति बदल जाती है, तो किसी तरह शेष कैश को इस बारे में सूचित करना आवश्यक है। उदाहरण के लिए, मल्टीप्रोसेसर सिस्टम के आंतरिक नेटवर्क पर वितरित प्रसारण संदेश उत्पन्न करके।

कई सुसंगत प्रोटोकॉल का आविष्कार किया गया था, जो एल्गोरिदम में भिन्न होते हैं, राज्यों की संख्या और, परिणामस्वरूप, ऑपरेशन और स्केलेबिलिटी की गति। अधिकांश आधुनिक जुटना प्रोटोकॉल एमईएसआई प्रोटोकॉल [1] की विविधताएं हैं। इस कारण से, हम इस पर विचार करेंगे।

MESI

इस योजना में, प्रत्येक कैश लाइन चार राज्यों में से एक में हो सकती है:

• संशोधित (एम) अंग्रेजी संशोधित। यह ध्वज केवल एक कैश में एक पंक्ति को चिह्नित कर सकता है। इस स्थिति का अर्थ है कि यह रेखा बदल दी गई है, लेकिन ये परिवर्तन अभी तक स्मृति तक नहीं पहुंचे हैं। इस तरह की एक रेखा का मालिक आसानी से इसे पढ़ सकता है और बाकी लोगों से पूछताछ किए बिना लिख ​​सकता है।
• अनन्य (E) अंग्रेजी अनन्य। एम-लाइन की तरह इस ध्वज के साथ चिह्नित एक लाइन केवल एक कैश में हो सकती है। इसमें निहित डेटा पूरी तरह से रैम में डेटा के समान है। आप इसे बाहरी अनुरोधों के बिना लिख ​​और पढ़ सकते हैं, क्योंकि यह केवल एक कैश में संग्रहीत है। रिकॉर्डिंग के बाद, ऐसी रेखा को संशोधित के रूप में चिह्नित किया जाना चाहिए।
• साझा (एस) अंग्रेजी साझा की है। एक लाइन को कई उपकरणों द्वारा एक साथ कैश किया जा सकता है और साझा किया जा सकता है। ऐसी रेखा पर लिखने के लिए अनुरोध हमेशा एक सामान्य बस में जाता है, जो इस तथ्य की ओर जाता है कि अन्य कैश में ऐसे पते वाली सभी लाइनें अमान्य के रूप में चिह्नित हैं। मुख्य मेमोरी की सामग्री भी अपडेट की जाती है। ऐसी लाइन से पढ़ने पर किसी बाहरी अनुरोध की आवश्यकता नहीं होती है।
• अमान्य (I) अंग्रेजी अवैध। इस तरह की रेखा को अमान्य माना जाता है और पढ़ने के प्रयास के परिणामस्वरूप कैश मिस होगा। यदि यह खाली है या पुरानी जानकारी सम्‍मिलित है, तो एक पंक्ति को अवैध माना जाता है।

MESI प्रोटोकॉल संक्रमण आरेख। पहुंच स्थानीय है, अगर यह इस कैश के प्रोसेसर द्वारा शुरू किया गया था, रिमोट - अगर इसे किसी अन्य द्वारा बुलाया गया था।



मैं MESI प्रोटोकॉल के अनुकूलन में से एक पर भी विचार करना चाहता हूं।

MOESI

इस प्रोटोकॉल के लिए, स्थिति के झंडे का विस्तार एक अन्य मालिक (ओ) अंग्रेजी के साथ किया गया है । मालिक। यह स्थिति "संशोधित" और "साझा" राज्यों का एक संयोजन है। यह स्थिति स्मृति में परिवर्तित रेखा को लिखने की आवश्यकता से बचती है, जिससे स्मृति को निर्देशित यातायात कम हो जाता है। इस राज्य में कैश लाइन में सबसे हालिया डेटा है। वर्णित स्थिति साझा के समान है कि अन्य प्रोसेसर भी अपने कैश में रैम के संबंध में सबसे हालिया डेटा हो सकते हैं। हालांकि, इसके विपरीत, ऐसी स्थिति का मतलब है कि मेमोरी में डेटा पुराना है। किसी विशिष्ट पते वाली केवल एक पंक्ति में यह स्थिति हो सकती है, और यह वह होगी, और मेमोरी नहीं, जो इस पते पर पढ़ने के सभी अनुरोधों का जवाब देगी।

यह सब है कि मैं आज के बारे में बात करना चाहता था, मुझे उम्मीद है कि मेरा लेख किसी के लिए दिलचस्पी का होगा।

इस विषय पर अधिक जानकारी नीचे दिए गए स्रोतों में पाई जा सकती है।

साहित्य

[१] संक्रमण आरेखों के साथ मौजूदा प्रोटोकॉल का अवलोकन
[२] जी.एस. रेचिस्तोव, ई.ए. युलुगिन, ए.ए. इवानोव, पी.एल. शिशपोर, एन.एन. क्लिकर "कंप्यूटर सिमुलेशन के बुनियादी ढांचे" URL
[३] उलरिच ड्रेपर "क्या हर प्रोग्रामर को मेमोरी के बारे में पता होना चाहिए" URL