·应用技术·
并行机中的Cache一致性技术研究
张扬奇
肖学福
（总后军事交通运输研究所
高兵权刘金彪
天津河东
300161)
数字技术与应用
[摘要]随着信息技术的发展，并行处理变得越来越普遍，本文在分析并行处理共享存储器特点的基确上，设计了一种树形COMA 并行机结构，并对Cache一致性进行了研究。
[关键词]并行机Cache[中图分类号]T
一致性
[文献标识码]A
[文章编号]10079416（2010）030093-02
[Abstract)This paper analyzes the basic characteristics of shared memory in the multiprocessor multi-memory parallel machine System, designs a parallel computer architecture named treebased COMA (Cache Only Memory Access)type.
[Key Words]Parallel Machine Cache Consistence
研究背景 1
多处理器（P）多存储器(M)的系统中，多M共享，有三种方案，分别是UMA， NUMA和NORA，UMA并行机，存储器M 和公共信息传输通道IN的结构与冯诺依受体系结构基本一致，M采用统一地址编址。而P的个数由1个增加到多个。P通过竞争使用IN，并采用统一地址访间M。
软件设计上，UMA并行机软件与冯诺依受结构也非常相似。
UMA并行机通过
定措施，使多个P模拟为一个性能强大的 P，从面使得基于冯诺依曼系统开发的程序经过很少的改造，就可运行在UMA并行机上。但是，随差P和M数目的增多，处理器冲突频策，IN争用间题严重，限制了 UMA并行机规模，
在大规模并行机中，P与M结合方式需重新设计，出现了NUMA并行机系统结
M Pr
(P2)
M
图1UMA并行机系统结构
CD,3
构，见图2。NUMA机中M仍然统一编址，但P是非均一性的。从访间速度上来看，P 访间临近的M速度快，从访间冲突来看， P访间临近的M不会干涉其它访存操作，与UMA并行机相比，NUMA机中P对IN 的访间频率降低，系统并行规模可大大提高，
按照高速缓存Cache、存储器M与信道 IN结合方式不同，可将NUMA并行机分为CC-NUMA并行机和COMA并行机，本文将差重分析COMA并行机。
2COMA并行机
COMA(Cache Only Memory Access) 并行机是全高速缓存存储访间型并行机的简称，其特点是：
（1）各处理器节点中没有存储层次结构，全部高速缓存组成了全局地址空间。
（2）利用分布的高速缓存目录D进行
D
M1 M1
L
M2
IN
@ M2
远程高速缓存的访间。
（3）COMA中的高速缓存容量一般部大于二级高速缓存容量。
（4）使用COMA时，数据开始时可以任意分配，因为在运行时它最终会被迁移到要用到它们的地方。
3基于4路树的COMA型并行机结构设
计
3.14BASECOMA机的结构
本文设计了一种由16个节点组成的
COMA并行机的系统结构，命名为4BASE COMA并行机结构。
系统由三部分组成，由底向上分期是处理器层（简称P层）、高速线存层（简称 C层）和目录表层（简称D层）。P层和C 层之间通过专用通道连接，C层和D层、D 层和D层之闻通过通用公共信道连接。系统中，每一个般小的单元由4个节点组成，
P Mi
Mj
图2NUMA并行机系统结构
D.
电
@@@
图3基于4路树的COMA型并行机
万方数据
eee 图4单元片模块的系统结构
数字技术与应用
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