cache coherency protocol

Transcript

1. $ 2014/08/26 Jun Kamoshima
2. $? $ = cash ≒ cache
3. Ωϟογϡͱ͸ • ஗͍ϝΠϯϝϞϦ΁ͷΞΫηε݁ՌΛCPU͔ Β͍ۙͱ͜Ζʹอଘ͓͖ͯ͠ɺ࣍ճΞΫηε ࣌ʹ͸ͦͷ݁ՌΛฦ͢ػߏ • ΞΫηεͷ࿈ଓੑʹண໨
4. ఻౷తͳΩϟογϡػߏ • L1/L2/L3/L4Ωϟογϡ֊૚ • 32bytes - 64bytes୯ҐͰͷ؅ཧ • ΩϟογϡϥΠϯ • write-through/write-back • write-through͸ॻ͖ࠐΈΛৗʹ࣍ͷϨϕϧͷΩϟογϡ ʹ఻ൖɺwrite-back͸ϑϥά͚͚͓͍ͩͭͯͯޙͷλΠ ϛϯάͰ఻ൖ
5. - -% -* 3&( .&. #64
6. γϯάϧϓϩηοαͰ͸ ͜ΕͰ͏·͘ߦ͘…
7. Ϛϧνϓϩηοαʹ͓͚Δ Ωϟογϡ ࣗ෼͕Ωϟογϡʹอ͍࣋ͯ͠Δσʔλ͕ɺଞͷ ϓϩηοα͔Βॻ͖׵͑ΒΕ͍ͯͨΒͲ͏͠Α͏ʁ ࣗ෼͕ϝΠϯϝϞϦ͔Βಡ΋͏ͱ͍ͯ͠Δσʔλɺ ଞͷϓϩηοαʹ࠷৽ͷίϐʔ͕͋ΔΜ͡Όͳ͍ͷʁ
8. ͜ͷઌ͸ɺwrite-back લఏͰߦ͖·͢
9. write-backΩϟογϡͷεςʔτ • invalid/not-present • Ωϟογϡ্ʹଘࡏ͠ͳ͍͔ɺແޮԽૢ࡞Λߦͬͨঢ়ଶ • clean • ಡΈࠐΈޙʹมߋ͞Ε͍ͯͳ͍͔ɺॻ͖ࠐΈ಺༰Λ࣍ͷϨϕ ϧʹ൓өࡁΈͷঢ়ଶ • dirty • ॻ͖ࠐΈΛߦͬͯɺͦͷ಺༰͕࣍ͷϨϕϧʹ൓ө͞Ε͍ͯͳ ͍ঢ়ଶ
10. ϞμϯͳΩϟογϡ • εψʔϓΩϟογϡ • CPUؒͰΩϟογϡͷ৘ใΛ༥௨͠߹͏ • Ωϟογϡϓϩτίϧ • Ωϟογϡͷ৘ใΛ΍ΓऔΓ͢ΔͨΊͷϓ ϩτίϧ
11. - -% -* 3&( .&. - -% -* 3&( #64
12. - -% -* 3&( .&. - -% -* 3&( #64
13. Ωϟογϡϓϩτίϧͷྫ: MESI • ֤ʑͷΩϟογϡϥΠϯ͸ҎԼͷεςʔτͷ ͲΕ͔Λ࣋ͭ • MODIFIED, EXCLUSIVE, SHARED, INVALID • ֤ίΞ͸όεͰͭͳ͕͓ͬͯΓɺόεʹྲྀΕ ͨ಺༰ΛಡΉ͜ͱ͕Ͱ͖Δ • IA-32ΞʔΩςΫνϟ͸MESIΛ࠾༻
14. INVALIDεςʔτ ϝϞϦͷத਎͕ͲͷΩϟογϡʹ΋ଘࡏ͠ͳ͍͔ɺ σʔλ͕ݹ͘ͳ͍ͬͯΔ͜ͱ͕Θ͔͍ͬͯΔঢ়ଶ ! ·ͬͨ͘ΞΫηε͞Ε͍ͯͳ͍͔ɺΩϟογϡແ ޮԽૢ࡞Λߦ͏͜ͱʹΑͬͯINVALIDʹભҠ͢Δ *
15. EXCLUSIVEεςʔτ ϝΠϯϝϞϦ͔ΒͷಡΈࠐΈޙɺଞͷίΞ͔ Βಉ͡ϥΠϯ΁ͷΞΫηεΛߦ͍ͬͯͳ͍ঢ় ଶ ! ଞͷίΞ͔Β͸ɺINVALIDʹݟ͑Δ &
16. SHAREDεςʔτ ଞͷίΞ͕EXCLUSIVEͰอ༗͍ͯ͠ΔϥΠϯ΁ΞΫηε ཁٻΛग़͢ͱɺͦͷίΞ΋ؚΊͯSHAREDʹભҠ͢Δ ! ॻ͖ࠐΈΛߦ͓͏ͱ͢ΔͱMODIFIEDʹભҠ͠ɺଞͷί Ξ͕อ༗͢ΔϥΠϯ͸INVALIDʹͳΔ 4
17. MODIFIEDεςʔτ ϩʔΧϧͰॻ͖ࠐΈΛߦͬͨঢ়ଶɻଞͷεςʔτʹ ભҠ͢Δࡍʹɺඞͣ࣍ͷϨϕϧʹॻ͖໭͠Λߦ͏ ! ଞͷίΞ͔Β͸ɺEXCLUSIVEͷͱ͖ͱಉ͘͡ INVALIDʹݟ͑Δ .
18. γϯάϧίΞͱͷڞ௨఺ • INVALID, SHARED, MODIFIED͸ͦΕͧΕ invalid/not-present, clean, dirtyʹ૬౰͢Δ • EXCLUSIVEͷҙຯ͸ʁ
19. EXCLUSIVEͷଘࡏҙٛ • ͋ΔίΞ͕ͱ͋ΔϥΠϯΛʢࠓޙͷॻ͖ࠐΈͷͨ Ίʹʣ઎༗͍ͨ͠৔߹ɺόεʹϦΫΤετΛग़͢ • ͜ͷͱ͖ͦͷϥΠϯ͸౰֘ίΞ͔Β͸Eεςʔ τɺผͷίΞͰ͸IεςʔτʹભҠ͢Δ • ʮࣗ෼͕Ωϟογϡʹอ͍࣋ͯ͠Δσʔλ͕ɺଞ ͷϓϩηοα͔Βॻ͖׵͑ΒΕ͍ͯͨΒͲ͏͠Α ͏ʁʯ໰୊ͷղ
20. MESIϓϩτίϧʹ͓͍ͯ ݟམͱ͕ͪ͠ͳ఺ ͋ΔίΞ͕ϥΠϯʹಡΈࠐΈϦΫΤετΛग़͢ͱɺผͷίΞ ͕MODIFIEDͳϥΠϯΛॻ͖໭͔͢΋͠Εͳ͍ ! ॻ͖ࠐΈΛߦ͏લʹɺEεςʔτʹભҠͯ͠ϥΠϯͷ಺༰Λ Ωϟογϡʹ࣋ͬͯ͘Δ͜ͱʹͳΔʢRead-for-Ownershipʣ
21. MOESIϓϩτίϧ • AMD64Ͱ࠾༻ • O͸ʮOWNEDʯ • MODIFIEDͳϥΠϯΛଞͷίΞ͕ಡΈࠐΈཁ ٻͨ͠ࡍʹɺϝϞϦΛհͣ͞௚઀ϥΠϯσʔ λΛૹΕΔΑ͏ʹͳ͍ͬͯΔ
22. OWNEDεςʔτ MODIFIEDͳϥΠϯʹଞͷίΞ͔ΒಡΈग़͕͋ͬͨ͠ࡍʹ OWNEDʹભҠ͢Δ ! ଞͷίΞ͔Β͸SHAREDʹݟ͑Δ ! dirtyͳσʔλΛଞͷίΞʹ௚઀ૹΕΔ 0
23. ࢀߟ • ίϯϐϡʔλΞʔΩςΫνϟͷ࿩ 14 Ωϟογϡͷ ߏ଄΍ಇ͖(্ڃฤ) - MOESIϓϩτίϧ • http://news.mynavi.jp/column/architecture/014/ • Cache coherency primer • http://fgiesen.wordpress.com/2014/07/07/ cache-coherency/