المصدر: الجميع لتعلم البرمجة، cnblog

لماذا يكون مخبأ CPU

وحدة المعالجة المركزية تحت إشراف قانون مور في كل 18 شهرا لمضاعفة سرعة التطور، ولكن تطوير الذاكرة وسرعة القرص الصلب هو أقل بكثير من وحدة المعالجة المركزية. وقد أدى ذلك إلى الذاكرة عالية الأداء وسعة القرص الصلب من سعره مكلفة. ومع ذلك، فإن ارتفاع البيانات سرعة تشغيل وحدة المعالجة المركزية المطلوبة. لحل هذه المشكلة، بنيت المصنعين وحدة المعالجة المركزية تصل كمية صغيرة من مخبأ في وحدة المعالجة المركزية لمعالجة عدم تطابق بين سرعة IO وسرعة وحدة المعالجة المركزية.

عندما يصل CPU جهاز التخزين، سواء كان أم تعليمات الوصول إلى البيانات الوصول، وتميل إلى التجمع في منطقة متجاورة، والذي يعرف باسم مبدأ محلة.

محلة الزمنية (الزمني محلية): إذا كان يتم الوصول إلى عنصر، فمن المرجح أن يكون الوصول إليها مرة أخرى في المستقبل القريب.

مثل الحلقات، العودية، الدعوات المتكررة وغيرها من الأساليب.

محلة المكانية (المكانية محلية): إذا تم الرجوع إليها أحد مواقع الذاكرة، ثم موقفه سيتم الرجوع إليها في محيط المستقبل.

على سبيل المثال ترتيب تنفيذ التعليمات البرمجية، أنشأت كائنين على التوالي مجموعة ومثل.

وحدة المعالجة المركزية ينفذ ذاكرة التخزين المؤقت مع تدفق تحسب

يتم تحميل البرامج والبيانات في الذاكرة الرئيسية

يتم تحميل التعليمات والبيانات إلى ذاكرة التخزين المؤقت وحدة المعالجة المركزية

تنفيذ تعليمات وحدة المعالجة المركزية، ونتائج مكتوبة لمخبأ

مخبأ كتابة البيانات مرة أخرى إلى الذاكرة الرئيسية

شعبية العمارة مخبأ متعدد المستويات

منذ سرعة تشغيل وحدة المعالجة المركزية وراء البيانات المستوى 1 مخبأ قدرة IO والمصنعين وحدة المعالجة المركزية وإدخال العمارة مخبأ متعددة المستويات.

العمارة مخبأ متعدد المستويات

متعدد النواة وحدة المعالجة المركزية متعددة المستويات ميسيتش بروتوكول التماسك مخبأ

هناك حالة متعددة مخبأ وحدة المعالجة المركزية متعددة النوى، وكيفية ضمان الاتساق الداخلي للبيانات المخزنة مؤقتا، وليس اضطراب نظام البيانات. بروتوكول ميسيتش هنا يؤدي إلى الاتساق.

ميسيتش بروتوكول مخبأ الاتساق

ميسيتش (التعديل الحصري المشتركة أو غير صالح) (المعروف أيضا باسم اتفاق إلينوي، لأن الاتفاق المقترح من قبل جامعة إلينوي) هو يستخدم على نطاق واسع إلى مخبأ الدعم كتابة خلفية سياسة بروتوكول الاتساق.

الدولة بروتوكول ميسيتش

كل خط التخزين المؤقت CPU (خط caceh) المسمى باستخدام أربع دول (اثنان إضافية (بت) معروضة):

M: يتم تعديل (تعديل)

خط ذاكرة التخزين المؤقت مؤقتا فقط في ذاكرة التخزين المؤقت وحدة المعالجة المركزية، وغير معدلة (القذرة)، وهذا هو تتعارض مع البيانات الموجودة في الذاكرة الرئيسية، وخط التخزين المؤقت في الذاكرة يحتاج إلى بعض نقطة المستقبل في الوقت المناسب (CPU تسمح أخرى يرجى قراءة الذاكرة الرئيسية قبل الذاكرة المقابلة) كتابة خلفية (الكتابة الظهر) الذاكرة الرئيسية.

بعد كتابتها مرة أخرى إلى الذاكرة الرئيسية، فإن حالة خط التخزين المؤقت تصبح الحصرية (الخالصة) دولة.

E: حصرية (حصري)

تم تخزينها مؤقتا خط التخزين المؤقت فقط في ذاكرة التخزين المؤقت وحدة المعالجة المركزية، والتي لا يتم تعديل (النظيفة)، بيانات متسقة مع الذاكرة الرئيسية. قد تكون هذه الدولة دولة عندما يصبح هناك ذاكرة مشتركة لقراءة CPU الأخرى (مشتركة) في أي وقت.

وبالمثل، عندما قد تصبح CPU تعديل محتويات خط التخزين المؤقت في حالة التعديل دولة.

S: المشتركة (المشتركة)

هذه الدولة يعني أن خط التخزين المؤقت قد يكون عدد وافر من ذاكرة وحدة المعالجة المركزية، واتساق البيانات في كل بيانات ذاكرة التخزين المؤقت والذاكرة الرئيسية (النظيفة)، عندما يكون هناك وحدة المعالجة المركزية لتعديل خط التخزين المؤقت، خط مخبأ في وحدة المعالجة المركزية الأخرى قد تكون باطلة (متغير إلى حالة غير نشطة (غير صالح)).

I: غير صالح (غير صالح)

ذاكرة التخزين المؤقت غير صالحة (قد يكون وحدة المعالجة المركزية الأخرى لتعديل خط التخزين المؤقت).

ميسيتش دولة مخطط الانتقال

ويمكن أيضا أن أعرب علاقة التحويل بين الدول باستخدام الجدول التالي.

التشغيل

في نظام نموذجي، قد يكون مخبأ عدة (أنظمة متعددة النواة، كل نواة سيكون مخبأ الخاصة به) حافلة الذاكرة المشتركة، كل منهما طلبات القراءة والكتابة الصادرة عن وحدة المعالجة المركزية، والهدف من ذلك هو الحد من ذاكرة التخزين المؤقت عدد التخزين الرئيسية تقاسم CPU على القراءة والكتابة.

وبالإضافة إلى طلب مخبأ القراءة يجب أن يجتمع خارج الدولة غير صالحة وحدة المعالجة المركزية، وهو خط التخزين المؤقت غير صالح يجب أن تقرأ (أو يصبح دولة E S) من الذاكرة الرئيسية لتلبية الطلب القراءة إلى وحدة المعالجة المركزية.

طلب الكتابة لا يمكن إلا أن يتم تنفيذها في خط ذاكرة التخزين المؤقت دولة M أو E، إذا كان خط التخزين المؤقت في ولاية S، يجب أن تصبح أول مخابئ أخرى دولة غير صالحة في خط التخزين المؤقت (أيضا لا تسمح CPU مختلفة في نفس الوقت تعديل كل نفس خط التخزين المؤقت ، حتى لو لم يكن يسمح للخط التخزين المؤقت تعديل البيانات في مواقع مختلفة). وغالبا ما يتم إنجاز العمليات من خلال بث هذا الدور، على سبيل المثال: RequestFor الملكية (RFO).

ذاكرة التخزين المؤقت يمكن أن يكون دائما غير M-مخبأ الدولة خط يبطل أو أن تصبح دولة غير صالحة، ويجب كتابة الدولة M خط التخزين المؤقت إلى الذاكرة الرئيسية.

التأخير قبل خط مخبأ في ولاية M يجب الاستماع إلى كل الوقت في محاولة لقراءة خط التخزين المؤقت نسبة إلى العملية الذاكرة الرئيسية، والذي يجب أن يكتب الخط الخلفي ذاكرة التخزين المؤقت إلى الذاكرة الرئيسية وتصبح الدولة مخبأ الدولة S.

ويجب على خط التخزين المؤقت في ولاية S أيضا رصد مخابئ أخرى أن خط التخزين المؤقت غير صالح أو طلب خط التخزين المؤقت الحصري وخط التخزين المؤقت يصبح غير صالح (غير صالح).

خط مخبأ في ولاية E يجب أيضا مراقبة المخزن المؤقت للذاكرة الرئيسي الآخر قراءة تشغيل خط التخزين المؤقت، إذا كان هناك مثل هذه العملية، واحتياجات خط التخزين المؤقت لتصبح S الدولة.

لM و E من حيث الدولة دائما دقيقة، وهما في حالة حقيقية من خط التخزين المؤقت هو نفسه. الدولة S قد تكون غير موحدة، إذا كان خط التخزين المؤقت في S الدولة مجموعة مخبأ جانبا، وعازلة الآخر قد يكون في الواقع

خط مخبأ الحصري، ذاكرة التخزين المؤقت ولكن لم يفعل ذلك تعزيز ودولة E، لأن ذاكرة التخزين المؤقت الآخر لا بث جانبا منها من إخطار خط التخزين المؤقت، وأيضا لأن ذاكرة التخزين المؤقت لا يتم حفظ خط التخزين المؤقت نسخة من خط التخزين المؤقت العدد، حتى لا يكون هناك أي وسيلة (حتى مع هذا الإشعار) لتحديد ما إذا كان لديهم خط التخزين المؤقت الحصري.

دولة E معنى ما سبق يبدو تحسين المضاربة: إذا كنت ترغب في تعديل خط التخزين المؤقت CPU هو في حالة من S، والمعاملات حافلة تحتاج إلى نسخ كافة خطوط مخبأ في حالة غير صالحة، وتعديل حالة E مخبأ أنها لا تتطلب استخدام المعاملات الحافلة.

إشارة:

الكمبيوتر الهندسة المعمارية (الطبعة الخامسة) - مراجعة -MESI وMOESI بروتوكول

https://www.cnblogs.com/yanlong300/p/8986041.html

https://www.cnblogs.com/z00377750/p/9180644.html