本文關(guān)鍵詞：面向大規(guī)模分布式共享內(nèi)存系統(tǒng)的Cache一致性協(xié)議研究和實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： CC-NUMA Cache一致性協(xié)議 分布式共享內(nèi)存 結(jié)點(diǎn)代理 一致性目錄

【摘要】：CC-NUMA (Cache Coherent-Non Uniform Memory Access)作為一種典型的分布式共享內(nèi)存多處理器架構(gòu),以其較高的可編程性和系統(tǒng)綜合效能,成為高端服務(wù)器的主流技術(shù)之一。隨著C C-NUMA系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大和處理器數(shù)量的增加,多核處理器間的Cache一致性問題愈發(fā)復(fù)雜,一致性協(xié)議的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)優(yōu)劣成為限制系統(tǒng)擴(kuò)展的關(guān)鍵因素,對系統(tǒng)性能產(chǎn)生重要影響。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)是：1)論文從Cache —致性協(xié)議出發(fā),提出了一種面向兩級一致性空間轉(zhuǎn)換的結(jié)點(diǎn)代理的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,研究優(yōu)化目錄存儲策略,降低目錄開銷,保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的可擴(kuò)展性,實(shí)現(xiàn)高效并發(fā)訪存沖突處理�；诮Y(jié)點(diǎn)代理構(gòu)建多結(jié)點(diǎn)立方體互連的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)高帶寬、低延時的CC-NUMA系統(tǒng)。2)論文基于SystemC語言對多結(jié)點(diǎn)共享內(nèi)存系統(tǒng)中的兩級Cache一致性協(xié)議進(jìn)行建模,并通過了仿真驗(yàn)證。使用處理器總線功能模型BFM和Agent協(xié)議模型構(gòu)建4結(jié)點(diǎn)CC-NUMA模擬仿真系統(tǒng),并通過API接口控制BFM在互連總線上發(fā)起CC事務(wù),利用仿真器對結(jié)點(diǎn)代理模型進(jìn)行功能驗(yàn)證。3)論文提出了兩級Cache一致性協(xié)議引擎的芯片微結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案,結(jié)合硬件鏈表機(jī)制實(shí)現(xiàn)多級協(xié)議流水線,利用目錄Cache縮短目錄信息訪問延時,有效優(yōu)化了目錄的訪問和處理,提高了CC協(xié)議包的處理效率。4)通過對結(jié)點(diǎn)代理的FPGA邏輯綜合和移植,構(gòu)建8路和16路FPGA原型系統(tǒng),并進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用測試,針對lmbench測試得到的帶寬和延時結(jié)果,分析了不同規(guī)模和配置模式下的系統(tǒng)加速比變化趨勢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文研究的結(jié)點(diǎn)代理是對大規(guī)模分布式共享內(nèi)存多處理器系統(tǒng)中Cache一致性協(xié)議的硬件具體實(shí)現(xiàn),其基于多級一致性空間轉(zhuǎn)換支撐高性能服務(wù)器的大規(guī)模擴(kuò)展,有效支持高并發(fā)一致性訪存和高效沖突處理,對系統(tǒng)計(jì)算性能和訪存能力的性能提升具有積極意義。
【關(guān)鍵詞】：CC-NUMA Cache一致性協(xié)議 分布式共享內(nèi)存 結(jié)點(diǎn)代理 一致性目錄
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP333.1;TP332
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景與意義10
• 1.2 本課題的研究進(jìn)展10-16
• 1.2.1 多核處理器發(fā)展10-11
• 1.2.2 CC-NUMA系統(tǒng)發(fā)展介紹11-13
• 1.2.3 CC-NUMA系統(tǒng)國內(nèi)外現(xiàn)狀13-15
• 1.2.4 多處理器系統(tǒng)Cache一致性15-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 Cache一致性協(xié)議研究18-30
• 2.1 高速互連協(xié)議18-22
• 2.1.1 監(jiān)聽策略18-20
• 2.1.2 虛網(wǎng)絡(luò)和虛通道20-21
• 2.1.3 多處理器系統(tǒng)互連拓?fù)?/span>21-22
• 2.2 Cache一致性研究22-27
• 2.2.1 按序和亂序協(xié)議22-25
• 2.2.2 資源預(yù)分配機(jī)制25-26
• 2.2.3 并發(fā)訪存沖突處理26-27
• 2.3 層次化存儲策略27-29
• 2.3.1 多級Cache一致性目錄27-28
• 2.3.2 遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)Cache28-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 第三章 協(xié)議建模30-42
• 3.1 協(xié)議模型設(shè)計(jì)30-36
• 3.1.1 總體框架設(shè)計(jì)30-32
• 3.1.2 模塊通信接口設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.3 協(xié)議引擎PE設(shè)計(jì)33-36
• 3.2 多結(jié)點(diǎn)仿真系統(tǒng)構(gòu)建36-41
• 3.2.1 系統(tǒng)模擬器總體框架36-38
• 3.2.2 驗(yàn)證系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)38-40
• 3.2.3 事務(wù)發(fā)生器和錯誤檢查40-41
• 3.3 小結(jié)41-42
• 第四章 協(xié)議處理單元設(shè)計(jì)42-58
• 4.1 兩級Cache一致性協(xié)議域42-44
• 4.2 協(xié)議處理引擎設(shè)計(jì)44-50
• 4.2.1 RMPE44-48
• 4.2.2 LMPE48-50
• 4.3 一致性目錄單元50-57
• 4.3.1 目錄策略和開銷50-54
• 4.3.2 數(shù)據(jù)目錄緩存54-57
• 4.4 小節(jié)57-58
• 第五章 系統(tǒng)驗(yàn)證和性能分析58-72
• 5.1 仿真驗(yàn)證58-63
• 5.1.1 驗(yàn)證條件58-59
• 5.1.2 BFM仿真和測試用例59-61
• 5.1.3 驗(yàn)證結(jié)果和覆蓋率61-63
• 5.2 FPGA驗(yàn)證63-71
• 5.2.1 FPGA平臺構(gòu)建和邏輯移植63-66
• 5.2.2 LMBENCH時延測試66-68
• 5.2.3 LMBENCH帶寬測試68-71
• 5.3 小節(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果80

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 Yuhuai Peng;Xiaoxue Gong;Lei Guo;Dezhi Kong;;A Survivability Routing Mechanism in SDN Enabled Wireless Mesh Networks:Design and Evaluation[J];中國通信;2016年07期

2 王恩東;陳繼承;胡雷鈞;公維峰;;基于緊耦合單跳步多平面架構(gòu)的高端服務(wù)器設(shè)計(jì)[J];高技術(shù)通訊;2014年02期

3 王睿伯;盧錫城;盧凱;王紹剛;;面向CC-NUMA體系結(jié)構(gòu)的事務(wù)內(nèi)存沖突規(guī)避方法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2011年04期

4 鄧讓鈺,謝倫國;一種高效SMP Cache一致性協(xié)議及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2001年17期

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本文編號：1075945