多Cache一致性-監(jiān)聽(tīng)協(xié)議目錄協(xié)議

實(shí)用文檔-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-CompanyOne1多Cache一致性——監(jiān)聽(tīng)協(xié)議目錄協(xié)議PAGE實(shí)驗(yàn)七多Cache一致性——監(jiān)聽(tīng)協(xié)議7.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)多Cache一致性的理解；進(jìn)一步掌握解決多Cache一致性的監(jiān)聽(tīng)協(xié)議的基本思想；掌握在各種情況下，監(jiān)聽(tīng)協(xié)議是如何工作的。能給出要進(jìn)行什么樣的操作以及狀態(tài)的變化情況。7.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多Cache一致性監(jiān)聽(tīng)協(xié)議模擬器，《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教程》附書(shū)光盤(pán)中提供，清華大學(xué)出版社。設(shè)計(jì)：張晨曦教授（xzhang2000@），版權(quán)所有。開(kāi)發(fā)：程志強(qiáng)。7.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟首先要掌握該模擬器的使用方法。（見(jiàn)7.4節(jié)）1.對(duì)于以下訪問(wèn)序列，寫(xiě)出監(jiān)聽(tīng)協(xié)議所進(jìn)行的操作：所進(jìn)行的訪問(wèn)是否發(fā)生了替換？是否發(fā)生了寫(xiě)回？監(jiān)聽(tīng)協(xié)議所進(jìn)行的操作CPUA讀第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPUB讀第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheB的1中，再送到cpuB中CPUC讀第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheC的1中，再送到cpuC中CPUB寫(xiě)第5塊是否將要寫(xiě)的送到chcheB1中，其他cache中的5失效CPUD讀第5塊否是CacheB1中5傳到存儲(chǔ)器5再送到CacheD1中,再送到cpuD中CPUB寫(xiě)第21塊是否將存儲(chǔ)器號(hào)為21的塊送到cacheB的1中，替換掉原來(lái)存的5，CPUB向CacheB1寫(xiě)入數(shù)據(jù))CPUA寫(xiě)第23塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為23的塊送到cacheA的3中，cpuA向CacheA3寫(xiě)入數(shù)據(jù)CPUC寫(xiě)第23塊否是將CacheA中的23塊內(nèi)容寫(xiě)回存儲(chǔ)器，再將此塊內(nèi)容送到CacheC的3中，cpuC向CahceC3寫(xiě)入數(shù)據(jù)CPUB讀第29塊是是將CacheB1的21塊內(nèi)容寫(xiě)回存儲(chǔ)器21塊，之后在將29塊內(nèi)容送到CacheB中1,再送到cpuB中CPUB寫(xiě)第5塊是否將存儲(chǔ)器5中的數(shù)據(jù)讀入CacheB1,cpuB將內(nèi)容寫(xiě)到CacheB1中，其他cpu中的5的內(nèi)容作廢2.自己編寫(xiě)一個(gè)訪問(wèn)序列，寫(xiě)出監(jiān)聽(tīng)協(xié)議所進(jìn)行的操作：所進(jìn)行的訪問(wèn)是否發(fā)生替換是否發(fā)生寫(xiě)回監(jiān)聽(tīng)協(xié)議所進(jìn)行的操作CPUA讀第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPUB讀第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheB的1中，再送到cpuA中CPUC寫(xiě)第5塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為5的塊送到cacheC的1中，將要寫(xiě)的數(shù)據(jù)寫(xiě)到CacheC1中,其它失效CPUD讀第5塊否是將cacheC的1中5的內(nèi)容寫(xiě)回到存儲(chǔ)器5，然后再送到cacheD的1中,再送到cpuD中CPUD寫(xiě)第5塊否否命中，寫(xiě)到CacheD1中，作廢CacheD1中5CPUB寫(xiě)第29塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為29的塊送到cacheB的1中，CPUB向CacheB1寫(xiě)入數(shù)據(jù)CPUA寫(xiě)第29塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為29的塊送到CacheA的1中，cpuA向CacheA1寫(xiě)入數(shù)據(jù)CPUC寫(xiě)第29塊否是將CacheA的1中29的內(nèi)容寫(xiě)回到存儲(chǔ)器然后將此塊送到CacheC的1中，cpuC向CacheC1寫(xiě)入數(shù)據(jù)CPUB讀第21塊否是存儲(chǔ)器21塊內(nèi)容送到cacheB中的1中CPUB讀第20塊否否將存儲(chǔ)器號(hào)為20的塊送到cacheB的0中，再送到cpuB中根據(jù)上述結(jié)果，畫(huà)出相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。C寫(xiě)5號(hào)單元D讀5號(hào)單元7.4監(jiān)聽(tīng)協(xié)議模擬器使用方法該模擬器模擬4個(gè)CPU（A、B、C、D）訪存的工作過(guò)程。每個(gè)CPU中都有一個(gè)Cache，該Cache包含4個(gè)塊，其塊地址為0～3。集中共享存儲(chǔ)器中有32個(gè)塊，其塊地址為0～31。每個(gè)塊的狀態(tài)用色塊來(lái)表示，其中灰色表示“無(wú)效”狀態(tài)，淡青色表示“共享”，橘紅色表示“獨(dú)占”。對(duì)于每個(gè)CPU，可以指定所要進(jìn)行的訪問(wèn)是讀還是寫(xiě)（從列表中選），并在輸入框中輸入所要訪問(wèn)的主存塊號(hào)，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊在其右邊的標(biāo)有↓的按鈕，模擬器就將開(kāi)始演示該訪問(wèn)的工作過(guò)程。該模擬器的主菜單有4個(gè)：配置，控制，統(tǒng)計(jì)，幫助。配置該菜單用于進(jìn)行配置參數(shù)的顯示與設(shè)置。你可以修改動(dòng)畫(huà)播放速度：把游標(biāo)往右邊拖拽可提高播放速度，往左邊拖拽可降低播放速度。你還可以選擇是否進(jìn)行優(yōu)化傳塊。優(yōu)化傳塊是指當(dāng)要訪問(wèn)的塊在某個(gè)Cache中，且處于獨(dú)占狀態(tài)時(shí)，可以不用等該塊寫(xiě)回主存后再?gòu)闹鞔嬲{(diào)塊，而是可以直接將該塊傳送給發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求的結(jié)點(diǎn)。本模擬器采用直接映象方法和寫(xiě)回法。控制可以通過(guò)該菜單中的選項(xiàng)來(lái)控制模擬器的執(zhí)行。該菜單下有以下3個(gè)選項(xiàng)：?jiǎn)尾綀?zhí)行、連續(xù)執(zhí)行、復(fù)位。單步執(zhí)行選用該方式后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)或點(diǎn)擊左上角的“步進(jìn)”按鈕，都會(huì)使模擬器前進(jìn)一步。連續(xù)執(zhí)行選用該方式后，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊標(biāo)有↓的按鈕，模擬器會(huì)連續(xù)演示一次訪存的整個(gè)過(guò)程，直至該訪問(wèn)結(jié)束。復(fù)位使模擬器復(fù)位，回到初始狀態(tài)。也可以通過(guò)點(diǎn)擊窗口內(nèi)左上角的選項(xiàng)和按鈕來(lái)控制模擬器的執(zhí)行，其功能與上述菜單選項(xiàng)相同。統(tǒng)計(jì)該菜單用于顯示模擬器的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，包括各處理機(jī)的訪問(wèn)次數(shù)、命中次數(shù)、不命中次數(shù)以及命中率。幫助該菜單下有“關(guān)于”和“使用說(shuō)明”兩個(gè)選項(xiàng)。實(shí)驗(yàn)八多Cache一致性——目錄協(xié)議8.1實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚?duì)多Cache一致性的理解；進(jìn)一步掌握解決多Cache一致性的目錄協(xié)議的基本思想；掌握在各種情況下，目錄協(xié)議是如何工作的。能給出要進(jìn)行什么樣的操作以及狀態(tài)的變化情況。8.2實(shí)驗(yàn)平臺(tái)多Cache一致性目錄協(xié)議模擬器，《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)教程》附書(shū)光盤(pán)中提供，清華大學(xué)出版社。設(shè)計(jì)：張晨曦教授（xzhang2000@），版權(quán)所有。開(kāi)發(fā)：程志強(qiáng)。8.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟首先要掌握該模擬器的使用方法。（見(jiàn)8.4節(jié)）對(duì)于以下訪問(wèn)序列，寫(xiě)出目錄協(xié)議所進(jìn)行的操作：所進(jìn)行的訪問(wèn)目錄協(xié)議所進(jìn)行的操作CPUA讀第6塊讀不命中;本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(A，6)消息宿主:把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A}CPUB讀第6塊讀不命中;本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(B，6)消息宿主:把數(shù)據(jù)塊發(fā)送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A}+{B}CPUD讀第6塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(D，6)消息宿主:把數(shù)據(jù)塊發(fā)送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A，B}+{D}CPUB寫(xiě)第6塊寫(xiě)命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)命中(B，6)消息宿主：向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)A發(fā)作廢（6）消息宿主：向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)D發(fā)作廢（6）消息共享集合為：{B}CPUC讀第6塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(C，6)消息宿主:遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)取數(shù)據(jù)塊（6）的消息遠(yuǎn)程:數(shù)據(jù)塊送給宿主結(jié)點(diǎn)宿主:數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{B}+{C}CPUD寫(xiě)第20塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)不命中(D，20)消息宿主：把數(shù)據(jù)塊發(fā)送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{D}CPUA寫(xiě)第20塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)不命中(A，20)消息宿主：給遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)送取并作廢（20）消息遠(yuǎn)程：把數(shù)據(jù)塊送給宿主結(jié)點(diǎn)把Cache中的該塊作廢宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A}CPUD寫(xiě)第6塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)不命中(D，6)消息宿主：向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)作廢（6）消息宿主：向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)作廢（6）消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{D}CPUA讀第12塊寫(xiě)不命中本地：向被替換塊的宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)回并修改共享集（A，20）消息本地：向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)寫(xiě)不命中（A,20）消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A}2.自己編寫(xiě)一個(gè)訪問(wèn)序列，寫(xiě)出目錄協(xié)議所進(jìn)行的操作：所進(jìn)行的訪問(wèn)CPUA讀第6塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(A，6)消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)；5.共享集合為：{A}CPUB讀第5塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(B，5)消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{B}CPUC讀第6塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(C，6)消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A+C}CPUD寫(xiě)第6塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(D，6)消息向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)作廢(6)的消息5向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)作廢(6)的消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)；7共享集合為：{D}CPUD讀第6塊讀命中讀回CPUDCPUD寫(xiě)第20塊讀不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(D，20)消息宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{D}CPUB讀第5塊讀命中讀回CPUBCPUA寫(xiě)第20塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(A，20)消息宿主向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)送取并作廢(20)的消息遠(yuǎn)程：把數(shù)據(jù)塊送給宿主結(jié)點(diǎn),把Cache中的該塊作廢宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{A}CPUD寫(xiě)第20塊寫(xiě)不命中本地:向宿主結(jié)點(diǎn)發(fā)讀不命中(D，20)消息向遠(yuǎn)程結(jié)點(diǎn)發(fā)送取并作廢(20)的消息遠(yuǎn)程：把數(shù)據(jù)塊送給宿主結(jié)點(diǎn),把Cache中的該塊作廢宿主：把數(shù)據(jù)塊送給本地結(jié)點(diǎn)共享集合為：{D}根據(jù)上述結(jié)果，畫(huà)出相關(guān)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（僅畫(huà)出與上表相關(guān)的部分）。圖8.4目錄協(xié)議模擬器使用方法該模擬器模擬4個(gè)CPU（A、B、C、D）訪存的工作過(guò)程。每個(gè)CPU中都有一個(gè)Cache，該Cache包含4個(gè)塊，其塊地址為0～3。分布式存儲(chǔ)器中有32個(gè)塊，其塊地址為0～31。Cache中每個(gè)塊的狀態(tài)用色塊來(lái)表示，其中灰色表示“無(wú)效”狀態(tài)，淡青色表示“共享”，橘紅色表示“獨(dú)占”。主存中塊的狀態(tài)由其右邊的目錄項(xiàng)的顏色來(lái)表示，未緩沖狀態(tài)由黃色來(lái)表示，其他兩種狀態(tài)同Cache塊。對(duì)于每個(gè)CPU，可以指定所要進(jìn)行的訪問(wèn)是讀還是寫(xiě)（從列表中選），并在輸入框中輸入所要訪問(wèn)的主存塊號(hào)，然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊在其右邊的標(biāo)有↓的按鈕，模擬器就將開(kāi)始演示該訪問(wèn)的工作過(guò)程。該模擬器的主菜單有4個(gè)：配置，操作，統(tǒng)計(jì)，幫助。配置該菜單用于進(jìn)行配置參數(shù)的顯示與設(shè)置。你可以修改動(dòng)畫(huà)播放速度：把游標(biāo)往右邊拖拽可提高播放速度，往左邊拖拽可降低播放速度。你還可以選擇是否進(jìn)行優(yōu)化傳塊。優(yōu)化傳塊是指當(dāng)要訪問(wèn)的塊在某個(gè)Cache中，且處于獨(dú)占狀態(tài)時(shí)，可以不用等該塊寫(xiě)回主存后再?gòu)闹鞔嬲{(diào)塊，而是可以直接將該塊傳送給發(fā)出訪問(wèn)請(qǐng)求的結(jié)點(diǎn)。本模擬器采用直接映象方法和寫(xiě)回法。操作可以通過(guò)