مقدمة عامة لاتساق ذاكرة التخزين المؤقت

Overview

في هندسة الكمبيوتر ، يعتبر تماسك ذاكرة التخزين المؤقت هو اتساق بيانات الموارد المشتركة ، والتي يتم تخزينها في النهاية في العديد من ذاكرات التخزين المؤقت المحلية. يمكن أن تحدث المشكلات مع البيانات غير المتسقة عندما يحتفظ العملاء بذاكرة تخزين مؤقت لموارد الذاكرة الشائعة ، خاصةً بالنسبة لوحدات المعالجة المركزية في أنظمة المعالجة المتعددة.

يحتوي كل معالج على ذاكرة تخزين مؤقت منفصلة في نظام متعدد المعالجات بذاكرة مشتركة. من المحتمل أن يكون لديك العديد من النسخ من البيانات المشتركة: نسخة واحدة في الذاكرة الأساسية ونسخة في ذاكرة التخزين المؤقت المحلية لكل معالج يطلبها.

إذا تغيرت إحدى نسخ البيانات ، يجب أن تعكس النسخ الأخرى التغيير. يعد تماسك ذاكرة التخزين المؤقت نظامًا ، ويضمن انتشار التغييرات في قيم المعاملات (البيانات) المشتركة في جميع أنحاء النظام على الفور.

يسرد الجزء التالي متطلبات ترابط ذاكرة التخزين المؤقت.

• اكتب التكاثر: يجب نشر تغييرات البيانات في أي ذاكرة تخزين مؤقت إلى نسخ أخرى في ذاكرة التخزين المؤقت المكافئة.
• تسلسل المعاملات: يجب على جميع المعالجات عرض عمليات القراءة / عمليات الكتابة في موقع ذاكرة واحد بنفس الترتيب.

من الناحية النظرية ، يمكن تنفيذ التماسك عند مستوى التحميل / التخزين. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، يتم تنفيذه عادةً عند دقة كتلة ذاكرة التخزين المؤقت.

Definition

يحدد التماسك سلوك القراءة والكتابة في موقع عنوان واحد. يسمى نوع البيانات التي تظهر بشكل متزامن في ذاكرة التخزين المؤقت المختلفة تماسك ذاكرة التخزين المؤقت. وتسمى أيضًا الذاكرة العالمية في بعض الأنظمة.

في نظام متعدد المعالجات ، قام أكثر من معالج بتخزين نسخة مؤقتة من موقع الذاكرة X. لتحقيق ترابط ذاكرة التخزين المؤقت ، من الضروري استيفاء الشروط التالية.

1. عندما يقرأ المعالج P الموقع X بعد الكتابة بواسطة نفس المعالج Pto X ولا تظهر الكتابة إلى X بواسطة معالج آخر بين الكتابة وتعليمات القراءة بواسطة P ، يجب على X دائمًا إرجاع قيمة كتبها P.
2. عندما يقرأ المعالج P1 الموقع X ، يكتب معالج آخر من P2 إلى X ، وأي معالج آخر يكتب إلى X يحدث بين وصولين ، ويتم الفصل بين عمليات القراءة والكتابة بشكل كافٍ. يجب أن تُرجع X دائمًا قيمة مكتوبة بواسطة P2 ، وهذا الشرط يحدد مفهوم النظرة المتماسكة للذاكرة. يضمن انتشار عمليات الكتابة إلى مواقع الذاكرة المشتركة أن جميع ذاكرات التخزين المؤقت لديها رؤية متماسكة للذاكرة. إذا كان المعالج P1 يقرأ القيمة القديمة لـ X ، فيمكننا القول أن الذاكرة غير متماسكة حتى بعد كتابة P2.

الشروط المذكورة أعلاه تفي بشروط نشر الكتابة المطلوبة لترابط ذاكرة التخزين المؤقت. لكنها ليست كافية لأنها لا تستوفي معايير تسلسل المعاملات.

آليات الاتساق

هناك آليتان أكثر شيوعًا لضمان الاتساق:التطفل and القائمة على الدليلولكل منها مزاياها وعيوبها. إذا توفر نطاق ترددي كافٍ ، فإن البروتوكولات القائمة على التطفل تميل إلى أن تكون أسرع لأن جميع المعاملات عبارة عن طلبات / استجابات تراها جميع المعالجات.

العيب هو أن التطفل ليس له قابلية للتوسع. يجب بث كل طلب إلى جميع العقد في النظام ، مما يعني أنه مع زيادة حجم النظام ، يجب زيادة حجم الناقل وعرض النطاق الترددي الذي يوفره.

من ناحية أخرى ، تميل الدلائل إلى الحصول على زمن انتقال أطول ، مع ثلاثة طلبات قفز / إعادة توجيه / استجابات. ومع ذلك ، تستخدم الدلائل نطاقًا تردديًا أقل بكثير لأن الرسائل من نقطة إلى نقطة بدلاً من البث. نتيجة لذلك ، تتبنى العديد من الأنظمة الكبيرة هذا النوع من تماسك ذاكرة التخزين المؤقت.

بروتوكولات الاتساق

يطبق بروتوكول التناسق اتساق ذاكرة التخزين المؤقت في الأنظمة متعددة المعالجات. الهدف هو التأكد من أنه يجب ألا يرى عميلين قيمًا مختلفة في نفس البيانات المشتركة.

يجب أن يحقق البروتوكول المتطلبات الأساسية للتماسك ، المصمم خصيصًا للأنظمة أو التطبيقات المستهدفة.

يمكن أيضًا تصنيف البروتوكولات على أنها snoopy أو قائمة على الدليل. عادة ، اعتمدت الأنظمة المبكرة بروتوكولات قائمة على الدليل ، حيث يتتبع الدليل البيانات المشتركة والمشاركين. يتم إرسال طلبات المعاملات إلى جميع المعالجات في بروتوكول snoopy. جميع المعالجات تراقب الطلبات وتستجيب بشكل مناسب.