Механизм явной реализации когерентности

Особенности реализации алгоритма когерентности

В системах, использующих простые (однокаскадные) коммутаторы с

временным разделением (шину) или пространственным разделением (crossbar), интерфейс с этим коммутатором каждого модуля "отслеживает" все передачи через коммутатор, поэтому нет необходимости вести списки модулей, разделяющих строки. В системах с составными распределенными коммутаторами необходимо вести списки, что требует дополнительных ресурсов памяти. Когерентность обеспечивается хранением информации о состоянии и местонахождении каждой строки общей разделяемой памяти. Элемент списка в каждом процессоре содержит эту служебную информацию для одной строки, а также указатели "вперед" и "назад" по списку других строк.

При явной реализации когерентности используются отдельные наборы команд типа load, store для работы с локальной памятью ВМ и специальные команды (вызовы процедур) типа send, receive для управления адаптерами каналов ввода/вывода. Задача программиста - эффективно запрограммировать передачи данных, совмещая их по возможности с вычислениями и минимизируя объем передаваемых данных.

В связи с тем, что внутри микропроцессоров есть несколько уровней кэш­памяти, необходимо учитывать, что вновь прибывшая строка данных делает несостоятельной копию этой строки в кэш-памяти. Поэтому необходимо предусмотреть организацию когерентности прибывшей строки и уже кэшированных строк. Возможны варианты:

- иметь дубликаты тэгов строк кэш-памяти в контроллере прямого доступа, что позволит делать несостоятельной только действительно необходимую строку;

- не иметь дубликатов тэгов и делать по каждому приему строки несостоятельными все строки кэш-памяти.

Использование явной реализации когерентности обусловлено недопустимо большими затратами аппаратуры или времени на реализацию неявного механизма когерентности в создаваемой ВС. Это обусловлено тем, что войти внутрь механизма когерентности иерархической памяти сложнее, чем использовать уже предусмотренный для работы внешних устройств механизм когерентности.

1.4. Реализация коммуникационной среды

Процесс реализации коммутационной среды можно разделить на три этапа. 1. На структурном уровне коммуникационная среда состоит из трех компонентов, как показано на рисунке:

—адаптеров, осуществляющих интерфейс между ВМ и сетью передачи пакетов;

—коммутаторов сети передачи пакетов;

—кабелей, служащих для подсоединения входных и выходных каналов (линков) адаптеров к портам коммутатора и соединения коммутаторов друг с другом для оборудования необходимого числа портов и заданной конфигурации сети.

2. Адаптеры состоят из двух частей: приемопередающей части ВМ и приемопередающей части сети, между которыми, как правило, имеется согласующий буфер, например входная и выходная FIFO очереди, показанные на следующем рисунке.

Функция приемопередающей части ВМ заключается в реализации протокола шинной структуры, к которой подключается адаптер. Этот протокол может быть частью протокола реализации когерентности кэш-памяти и основной памяти или частью протокола работы с внешними устройствами ввода/вывода. В первом случае имеет место неявная реализация когерентности во втором — явная. В любом случае транзакции чтения, записи и управления шины преобразуются в форматы пакетов коммуникационной сети, и состояние адаптера характеризуется как "незавершенная транзакция".

Сформированные пакеты поступают в приемопередающую часть сети адаптера и доставляются посредством кабелей и коммутаторов в адаптер ВМ в котором должны быть выполнены действия предписанные протоколом шины при реализации тр анз акции.

Принимающий пакеты адаптер в своей приемопередающей части преобразует их в транзакции воспринимаемые приемопередающей частью ВМ. По завершении необходимых действий в этом ВМ^ формируются пакеты для передачи результатов

необходимых для завершения транзакции. При получении этих пакетов, после прохождения через приемную часть адаптера и преобразования выполняется завершение начатой транзакции.

3. Для маршрутизации пакетов по сети необходимо принять соглашение об идентификации ВМ системы. Механизмы реализации это - соглашение об отображении адресов и элементов распределенной иерархической многоуровневой памяти.

Дата добавления: 2014-01-06