异构多处理器系统Cache一致性解决方案

SoC技术的发展使多个异构的处理器集成到一个芯片成为可能,这种结构已成为提高微处理器性能的重要途径.与传统的多处理器系统一样,Cache一致性问题也是片内异构多处理器系统必须首先解决的问题.本文在分析Cache一致性问题的基础上,对采用不同监听协议的多处理器的集成,以牺牲简单的硬件为代价来完成一致性协议的转化.将此方法并入多处理器芯片封装内来管理,可保证在异构多处理器系统中数据的一致性.     

基于总线监听的Cache一致性协议分析

片内多处理器系统是当前计算机体系结构研究的热点问题之一。与传统的多处理机系统一样,Cache一致性问题也是片内多处理器系统必须首先解决的问题。本文首先介绍了片内多处理器系统中的Cache一致性问题及其解决方法,然后着重讨论了两种基于总线监听的Cache一致性协议：MSI协议和MESI协议,并对它们进行了分析比较。     

Pentium两级Cache一致性的实现

在简要介绍了维护多处理器系统中Cache一致性的MESI协议后,论述了Pentium计算机级1数据Cache具体采用的MESI协议,说明了Pentium两级Cache如何协调共同维护Cache的一致性。     

路由器Cache对多处理器系统性能的影响

在多处理器计算机系统中，Cache一致性是一个十分重要的问题，对多处理器系统的性能有很大的影响，在多处理器系统中加入路由器Cache可以有效地减少系统远程访问延时 ，提高系统有效带宽，本文提出了路由器Cache的一种组织方式，并对其性能作了模拟和分析。     

基于总线侦听Cache一致性协议算法与实现

以共享总线的多处理机系统为例,本文介绍了在共享总线系统中用于解决Cache问题的侦听总线一致性协议,并基于总线侦听Cache一致性协议的优点和协议区分状态的原因,给出了一个评价协议好坏的角度:总线的流量和存储器访问的有效时间,最后给出了基于总线侦听Cache一致性协议算法与实现.     

基于FSMC总线的多处理器并行计算系统的研究与设计

嵌入式系统在图像处理、空间计算等领域越来越广泛,如何在功耗、成本和计算能力三个主要方面取得平衡,利用多核和多处理器系统以并行计算方式提高嵌入式系统计算能力是一种有效的解决方案。意法半导体公司基于CortexM3架构的STM32系列提供FSMC总线,利用该总线系统设计一种特殊的SMP多处理器系统并进行图像算法并行化研究。实验结果分析表明,在该嵌入式多处理器平台上配合并行算法能够成倍提图像算法的运行性能。     

基于共享总线的多处理器cache一致性的硬件实现*

龙腾R2微处理器是西北工业大学航空微电子中心设计的采用PowerPC体系结构,具有自主知识产权的R ISC微处理器。为了扩展其多处理器的功能,采用总线侦听的方法来维护多处理器环境下的cache一致性。首先介绍了共享总线侦听技术以及侦听协议,然后详细介绍了龙腾R2微处理器的总线侦听部件的实现方案,对几类cache一致性的实现方案以及性能进行了评析。FPGA实验结果表明,总线侦听部件能高效而准确地保证多处理器系统的cache一致性。     

基于共享总线的多处理器cache一致性的硬件实现*

龙腾R2微处理器是西北工业大学航空微电子中心设计的采用PowerPC体系结构,具有自主知识产权的RISC微处理器。为了扩展其多处理器的功能,采用总线侦听的方法来维护多处理器环境下的cache一致性。首先介绍了共享总线侦听技术以及侦听协议,然后详细介绍了龙腾R2微处理器的总线侦听部件的实现方案,对几类cache一致性的实现方案以及性能进行了评析。FPGA实验结果表明,总线侦听部件能高效而准确地保证多处理器系统的cache一致性。     

支持多机环境的片上Cache的设计与实现

Cache是高性能微处理器解决CPU和存储器速度差异问题的有效措施之一。在共享存储器的多机环境下，共享数据在多个处理器的片上Cache中分布，Cache间维持数据一致性成为关键。该文讨论了32位嵌入式微处理器“龙腾R2”的Cache的设计和实现和支持多机环境的Cache一致性实现方法，并给出了实现的结果。     

基于节点预测的直接Cache一致性协议

处理器性能的提升依赖于对存储系统性能的挖掘.随着片上集成内核数量的不断增大和特征尺寸的持续缩小,延迟、存储可扩展的Cache一致性协议已经成为提升访存效率的关键性因素.文中提出一种基于节点预测的直接Cache一致性协议-NPP协议,研究一致性交互延迟隐藏和目录存储开销减少技术.针对读、写缺失中存在的间接性问题和现有解决方案破坏已有数据局部性、无法获得最近数据副本等问题,分别提出节点挂起技术和直接写缺失处理技术,有效隐藏了目录访问延迟.为了实现准确的节点预测,作者还提出基于"签名"回收的历史信息更新算法,避免了冗余更新和不完整更新.使用SPLASH-2测试程序集,在基于2D MESH NoC互联的64核CMP下,相对于全映射目录协议,NPP协议的平均执行时间降幅为21.78%~31.11%;平均读缺失延迟降低14.22%~18.9%;平均写缺失延迟降低17.89%~21.13%.而获得上述性能提升的代价是网络流量平均增加6.62%~7.28%.     

一种基于共享转发态的多级缓存一致性协议

在CC-NUMA架构系统中,为了减少缓存一致性维护的开销,大规模CC-NUMA系统通常采用多级缓存一致性域设计,降低平均一致性维护操作数量,从而有效缓解系统性能扩展与一致性维护开销的矛盾.传统的MESI,MESIF,MOESI协议主要是针对单级一致性域优化设计,并且没有考虑到大型数据库应用中查询(数据读访问)业务量占据主导地位的特点,故该类一致性协议在多级缓存一致性域场景下存在着跨域操作频度高、执行效率低等缺点.针对上述问题,提出了一种基于共享转发态的多级缓存一致性协议MESI-SF.该协议创建了一个共享转发态Share-F,允许多个一致性域内同时存在远端数据副本的可读可转发状态,从而能够为同一域内同地址的读请求直接提供共享数据,有效减少了跨域操作,提升系统性能.SPLASH-2程序集模拟结果表明,对于两级Cache一致性域系统,相比MESI协议,MESI-SF能够减少23.0%跨结点访问次数,指令平均执行周期数(cycles per instruction, CPI)降低7.5%;相比MESIF协议,MESI-SF能够减少12.2%跨结点访问次数,指令平均执行周期数降低5.95%.     

基于CAN总线的监控系统设计

鉴于目前基于RS-485通信的监控系统的一些问题,本文阐述了用微控制器P87C591和现场总线技术实现基于CAN总线的监控系统,还详细说明了RS-232与CAN总线转换器和基于CAN总线的云台控制器的硬件、软件的设计。通过分析得出该监控系统的特点,并指出其可推广应用于其它测控领域。     

基于缓存技术模型的P2P校园网络设计

P2P网络技术是当今网络技术研究的活跃领域,可广泛应用于校园网络设计,而网络模型研究是网络技术研究的重要环节。本文在P2P网络中引入缓存技术的概念,提出了一种新型P2P网络模型,可应用于校园网络设计。     

移动环境下缓存弱一致性的研究

在移动环境下,客户缓存为提高客户一服务器数据库系统的整体性能提供了有效途径。缓存与服务方数据的同步策略是缓存研究的重要内容。移动环境下,考虑到网络的带宽、开销和可靠性等因素,客户有可能允许缓存维护弱一致性,即允许缓存与服务方数据存在偏差。本文针对基于语义的缓存,给出客户限定偏差范围的方法,并且提出基于有效期的缓存同步算法。     

Cache Coherency in SCI: Specification and a Sketch of Correctness

SCI – Scalable Coherent Interface – is an IEEE standard for specifying communication between multiprocessors in a shared memory model. In this paper we model part of SCI by a program written in a UNITY-like programming language. This part of SCI is formally specified in Manna and Pnueli's Linear Time Temporal Logic (LTL). We give a sketch of our proof that the program satisfies its specification. The proof has been carried out within LTL. It uses history variables. Structuring of the proof has been achieved by careful formulation of lemmata and the use of auxiliary predicates as an abstraction mechanism. Received September 1997 / Accepted in revised form November 1999     

基于CAN总线的通信系统的设计与实现

CAN总线是一种多主方式的串行总线。最初CAN总线被应用在汽车上,其目的是连接汽车上各个部件,并使其可以进行自由通信和控制。同时减少原始方法的复杂的布线,实现基于CAN总线协议的局域网通信。CAN总线局域网通信具有以下优点:具有高抗干扰性;具有较高的实时性;它应用简单,项目开发周期短。文中的工作是实现基于CAN总线协议的数据采集通信系统。通过利用CAN总线模块(Basic)实现单片机之间的基于CAN总线协议的通信。     

基于CAN总线的通信系统的设计与实现

CAN总线是一种多主方式的串行总线。最初CAN总线被应用在汽车上，其目的是连接汽车上各个部件，并使其可以进行自由通信和控制。同时减少原始方法的复杂的布线，实现基于CAN总线协议的局域网通信。CAN总线局域网通信具有以下优点：具有高抗干扰性；具有较高的实时性；它应用简单，项目开发周期短。文中的工作是实现基于CAN总线协议的数据采集通信系统。通过利用CAN总线模块（Basic）实现单片机之间的基于CAN总线协议的通信。