[发明专利]一种基于独占数据的一致性协议设计方法

说明书

本发明公开了一种基于独占数据的一致性协议设计方法，属于计算机体系结构中多核处理器数据一致性领域，本发明要解决的技术问题为如何满足日益增长的技术需求，如何改善多核处理器的并行处理能力，缩短数据访问延迟，如何快速实现多核间的数据通信和一致性处理。技术方案为：包括如下步骤：（1）核间独占数据的一致性信息以向量指针的形式保存在目录中，目录采用差分编址机制，加速访问速度；（2）核间的共享数据以数据的形式保存于额外数据缓存中，额外数据缓存根据内存地址区间被分成四组，每组只能存储对应地址空间中的数据信息，实现并行访问。

技术领域

本发明涉及计算机体系结构中多核处理器数据一致性领域，具体地说是一种基于独占数据的一致性协议设计方法。

背景技术

随着高性能计算、云技术、以及大数据处理等新型技术的广泛应用，人们对多核处理器的并行处理能力和数据访问延迟的要求越来越高。因此，如何满足日益增长的技术需求，如何改善多核处理器的并行处理能力，缩短数据访问延迟，如何快速实现多核间的数据通信和一致性处理，已经成为了目前亟待解决的技术难题。

目前，传统的多核处理器多采用基于目录的一致性协议方法来记录所有的本地数据信息，所有的本地访问未命中数据都会通过目录来定位数据在系统结构中的位置，以此来实现程序的多核并行，完成多核间的数据通信和一致性处理。但是，这种方式会在核与核之间产生了大量的通信，增加了系统的通信压力，而且核间的数据访问延迟和协议复杂度较大。

发明内容

本发明的技术任务是提供一种基于独占数据的一致性协议设计方法，来解决如何满足日益增长的技术需求，如何改善多核处理器的并行处理能力，缩短数据访问延迟，如何快速实现多核间的数据通信和一致性处理的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于独占数据的一致性协议设计方法，包括如下步骤：

（1）核间独占数据的一致性信息以向量指针的形式保存在目录中，目录采用差分编址机制，加速访问速度；

（2）核间的共享数据以数据的形式保存于额外数据缓存中，额外数据缓存根据内存地址区间被分成四组，每组只能存储对应地址空间中的数据信息，实现并行访问；

（3）步骤（1）中的目录与其下级共享缓存同步处理同一个请求命令，在目录处理完该请求之前，下级共享缓存已经完成了对该请求的处理，并将数据存储于提前访问存储中，缩短了数据访问延迟，简化了核间协议的复杂度。

作为优选，该设计方法包括如下七个部分：

（1）处理器部分：进行数据的运算和请求发送；

（2）本地高速缓存：负责缓存本地独占数据；

（3）互联网络系统：系统的互联系统，为系统通信自适应的提供物理通道；

（4）目录系统：核间的通信提供信息储备，保存各个核中本地缓存数据的状态信息；

（5）下级共享缓存：包含所有核的本地缓存数据以及系统的预取数据；

（6）提前访问存储：负责缓存下级共享缓存处理请求命令后得到的数据；

（7）额外数据缓存：用于缓存被两个及两个以上核访问过的数据。

更优地，所述核间数据的通信为基于异地独占数据请求，本地高速缓存和额外数据缓存都发生访问请求失效，且目录请求命中，系统将读取并作废异地独占数据，更新额外数据缓存和下级共享缓存；然后，异地核对该数据的访问可以在额外数据缓存中直接取得，无需产生核间通信。

本发明的一种基于独占数据的一致性协议设计方法和现有技术相比，具有以下有益效果：