多核处理器及其Cache一致性机制
zynq cache问题的解决方法 linux
zynq cache问题的解决方法linuxZynq是Xilinx公司推出的一款全可编程SoC，它集成了FPGA和处理器核心，广泛应用于嵌入式系统开发。
在使用Zynq平台时，开发者可能会遇到Cache相关问题，影响系统的性能。
本文将针对Zynq Cache问题的解决方法进行探讨，主要基于Linux操作系统。
一、Zynq Cache简介Zynq SoC包含ARM Cortex-A9处理器核心，这些核心具有独立的L1 Cache（指令和数据），以及共享的L2 Cache。
Cache的主要作用是临时存储处理器频繁访问的数据和指令，以提高访问速度。
二、Zynq Cache问题及解决方法1.Cache一致性问题问题描述：当多个处理器核心或者处理器与FPGA之间访问同一内存地址时，可能会出现Cache一致性问题。
解决方法：（1）关闭处理器核心的L2 Cache：在Linux内核启动参数中添加“l2cache_disable=1”，以关闭L2 Cache。
（2）使用Cache一致性协议：如MOESI协议，确保多个Cache之间的一致性。
2.Cache性能问题问题描述：Cache命中率和带宽较低，导致系统性能下降。
解决方法：（1）优化程序代码：避免频繁访问大块内存，增加数据局部性。
（2）调整Cache策略：根据应用场景，调整Cache的替换策略和写入策略。
（3）增加Cache容量：在硬件设计阶段，可以考虑增加Cache容量以提高性能。
3.Cache错误问题问题描述：Cache出现错误，可能导致数据丢失或系统崩溃。
解决方法：（1）使用ECC（Error Correction Code）技术：对Cache进行错误检测和纠正。
（2）定期刷新Cache：定期将Cache中的数据写入内存，防止数据丢失。
（3）监控Cache错误计数器：通过查看Cache错误计数器，定位错误原因。
三、总结Zynq Cache问题在嵌入式系统开发中较为常见，了解其解决方法有助于提高系统性能和稳定性。
Cache一致性协议之MESI
Cache⼀致性协议之MESI转⾃：处理器上有⼀套完整的协议，来保证Cache⼀致性。
⽐较经典的Cache⼀致性协议当属MESI协议，奔腾处理器有使⽤它，很多其他的处理器都是使⽤它的变种。
单核Cache中每个Cache line有2个标志：dirty和valid标志，它们很好的描述了Cache和Memory(内存)之间的数据关系(数据是否有效，数据是否被修改)，⽽在多核处理器中，多个核会共享⼀些数据，MESI协议就包含了描述共享的状态。
在MESI协议中，每个Cache line有4个状态，可⽤2个bit表⽰，它们分别是：状态描述M(Modified)这⾏数据有效，数据被修改了，和内存中的数据不⼀致，数据只存在于本Cache中。
E(Exclusive)这⾏数据有效，数据和内存中的数据⼀致，数据只存在于本Cache中。
S(Shared)这⾏数据有效，数据和内存中的数据⼀致，数据存在于很多Cache中。
I(Invalid)这⾏数据⽆效M(Modified)和E(Exclusive)状态的Cache line，数据是独有的，不同点在于M状态的数据是dirty的(和内存的不⼀致)，E状态的数据是clean的(和内存的⼀致)。
(Shared)状态的Cache line，数据和其他Core的Cache共享。
只有clean的数据才能被多个Cache共享。
I(Invalid)表⽰这个Cache line⽆效。
E状态⽰例如下：E状态只有Core 0访问变量x，它的Cache line状态为E(Exclusive)。
S状态⽰例如下：S状态3个Core都访问变量x，它们对应的Cache line为S(Shared)状态。
M状态和I状态⽰例如下：M状态和I状态Core 0修改了x的值之后，这个Cache line变成了M(Modified)状态，其他Core对应的Cache line变成了I(Invalid)状态。
在MESI协议中，每个Cache的Cache控制器不仅知道⾃⼰的读写操作，⽽且也监听(snoop)其它Cache的读写操作。
CPUCache机制以及Cachemiss
CPUCache机制以及CachemissCPU体系结构之cache⼩结1.What is cache?Cache是⽤来对内存数据的缓存。
CPU要访问的数据在Cache中有缓存，称为“命中” (Hit)，反之则称为“缺失” (Miss)。
CPU访问它的速度介于寄存器与内存之间（数量级的差别）。
实现Cache的花费介于寄存器与内存之间。
现在 CPU 的 Cache ⼜被细分了⼏层，常见的有 L1 Cache, L2 Cache, L3 Cache，其读写延迟依次增加，实现的成本依次降低。
现代系统采⽤从 Register ―> L1 Cache ―> L2 Cache ―> L3 Cache ―> Memory ―> Mass storage的层次结构，是为解决性能与价格⽭盾所采⽤的折中设计。
下图描述的就是CPU、Cache、内存、以及DMA之间的关系。
程序的指令部分和数据部分⼀般分别存放在两⽚不同的cache中，对应指令缓存（I-Cache）和数据缓存（D-Cache）。
引⼊ Cache 的理论基础是程序局部性原理，包括时间局部性和空间局部性。
即最近被CPU访问的数据，短期内CPU 还要访问（时间）；被 CPU 访问的数据附近的数据，CPU 短期内还要访问（空间）。
因此如果将刚刚访问过的数据缓存在Cache中，那下次访问时，可以直接从Cache中取，其速度可以得到数量级的提⾼。
CPU缓存（Cache Memory）位于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量⽐内存⼩但交换速度快。
在缓存中的数据是内存中的⼀⼩部分，但这⼀⼩部分是短时间内CPU即将访问的，当CPU调⽤⼤量数据时，就可避开内存直接从缓存中调⽤，从⽽加快读取速度。
在CPU中加⼊缓存是⼀种⾼效的解决⽅案，这样整个内存储器（缓存+内存）就变成了既有缓存的⾼速度，⼜有内存的⼤容量的存储系统了。
缓存对CPU 的性能影响很⼤，主要是因为CPU的数据交换顺序和CPU与缓存间的带宽引起的。
适用于多核环境的混合Cache一致性协议
需要在高速缓冲 中为处理器 内核 中的 Ｃ ｃ ｅ ａｈ 数据 副本创建较
多的 目录项 ，占用了大量 的存储空间 ，因此在 目录较大时 ， 查询时延也较大 。
个处理器 内核 的私有 Ｃｃｅ ａ ，内核时刻监听总线 是否有请 求 ｈ 送达 ，所有处理器 内核 发出的请求 以广播方式发送到其他 处 理器 内核节点 ，共享总线保证所有处理器 内核 的数据请求串 行执行 。典型 的监听协议有 ＭＥ Ｉ Ｊ Ｓ 协议和 Ｍ ＳＦ Ｅ Ｉ 协议 。
３ 小容量 目录 Ｄ Ｃ ｃｅ － ａｈ
本文协议为克服监听协议无差别发送广播的缺 点，在系 统结构 中引入 了一个 目录 ｃｃｅ ａ ——ＤＣ ｃｅ —ａｈ 通过 ｈ —ａｈ ，ＤＣ ｃｅ 互联结构 和处理器 内核的私 有 Ｌ１ ａｈ 互联。带有 Ｄ Ｃ ｃ ｅ ｃｅ Ｃ — ａｈ
监听协议的优点是结构比较简单， 但因为总线是独占性 资源，当总线上互联的处理器内核节点较多时， 协议的效率 会急剧下降 。处理器内核的一致性数据请求事务都要无差 别地在总线上广播，并且所有监听到请求的 Ｃ ｃｅ ａｈ 控制器都 要查找 Ｃ ｃｅ ａｈ 中是否包含了请求数据 的副本 ，即使不包含远 程请求数据副本的 Ｃ ｃｅ ａｈ 也需要执行 查找操作 ，无谓地消耗
如是 ，进行下一步处理 。
（） 有请求 数据 的 目的 内核 将数据 副本 以点对 点方 式 ２含 发送给源请求 内核 ，并进行数据副本状态维护 。
（） ３ 目的内核向 Ｄ Ｃ ｃｅ发送确认 ，Ｄ— ａｈ 维护 目录。 — ａｈ Ｃｃｅ
状态 ；Ｃ ｒ—ｕ ｅ 为数据块 副本所在 内核编号 。 ｏｅｎ ｍｂ ｒ
cache一致性问题和解决方法
cache一致性问题和解决方法作者辽宁工程技术大学摘要高速缓冲存储器一致性问题是指高速缓冲存储器中的数据必须与内存中的数据保持同步(一致) 。
多核处理器将一个以上的计算内核集成在一个处理器中，通过多个核心的并行计算技术，增强处理器计算性能。
单片多处理器结构(CMP—ChipMultiprocessor)又是该领域中备受关注的问题。
本文简要论述了CMP的多级Cache存储结构，多级结构引起了Cache一致性问题，一致性协议的选取对CMP系统的性能有重要影响。
使用何种Cache一致性模型以及它的设计方案是本文重点研究的内容。
关键词：CMP；Cache一致性；存储器；协议；替换策略Cache consistency problem and solving methodAbstract Cache consistency refers to the data in the cache memory must be synchronized with the data in memory (the same).Multi·core processor was the integration of multiple computing cores on a single processoL which improved processor computing ability through the parallelcomputing Technology of multi-coreprocessors．Single chip multi-processorarchitecture(CMP-ChipMulfiprocessor)was hot spots in this area．The CMPmulti-level Cache storage structure was briefly discussed in this paper,which led to Cache coherence problem，the selection of consistency protocol had a major impact on the performance of the CMP system．The selection of model of theCache Coherence and methods of its design will have a significant impact ofoverall design and development of CMPKey words：CMP Cache; consistency; memory; protocol; replacement strategy1引言在过去的二十年中，计算机处理器设计工艺和处理器体系结构发展迅速，计算机也能够完成所赋予它的大部分任务。
多核Cache一致性
x’
core1
x’
core2
……
x’
core3
I表示无效
4.写无效的问题 主要开销在两个方面： （1）作废各Cache副本的开销； （2）由作废引起缺失造成的开销，即处理 机需要访问已经作废的数据时将引起Cache的 缺失。
后果： 如果一个Core经常对某个块连续写，且Core 间对共享块的竞争较小，这时写无效策略维护 一致性的开销是很小的。如发生严重竞争，即 Core之间对某个地址的共享数据竞争，将产生 较多的作废，引起更多的作废缺失。结果是共 享数据在各Cache间倒来倒去，产生颠簸现象， 当缓存块比较大时，这种颠簸现象更为严重。
5. Write-Once一致性协议状态转移表
current command state P-Read P-Write 有效 有效 next state status action
P-Write
保留
必是局部进行， 有效 Read-hit 不影响有效状态 第一次写命中，用 保留 Write-hit 写通过法。同时修 改本地和主存副本 并广播Write-inv 使所有副本失效 第二次写命中，用 重写 Write-hit 写回法。但不修改 主存的副本
5. 写更新的问题 由于更新时，所有的副本均需要更新，开 销很大。
1.1 Cache Coherence问题 1.2 监听总线协议
1.2.1 写一次协议
1.3 基于目录的Cache一致性协议 1.4 三种Cache一致性策略
1.2 监听总线协议(Snoopy protocol)
通过总线监听机制实现Cache和共享存储 器之间的一致性。 适用性分析： 适用于具有广播能力的总线结构多Core系 统，允许每个Core监听其它Core的存储器访 问情况。 只适用于小规模的多Core系统。
cache工作原理
cache工作原理一、引言Cache是计算机系统中的一种高速缓存存储器，用于提高系统的访问速度。
它通过存储最常用的数据和指令，以便在需要时能够快速访问。
本文将详细介绍Cache的工作原理，包括Cache的层次结构、替换策略、写回策略以及Cache一致性等。
二、Cache的层次结构Cache通常被组织成多级层次结构，以提供更高的访问速度。
常见的层次结构包括L1 Cache、L2 Cache和L3 Cache。
L1 Cache位于处理器核心内部，是最接近处理器的一级缓存，速度最快但容量较小。
L2 Cache位于处理器核心和主存之间，速度较快且容量较大。
L3 Cache则位于L2 Cache和主存之间，容量更大但速度相对较慢。
三、Cache的工作原理1. 缓存命中当处理器需要访问内存中的数据或者指令时，首先会在Cache中进行查找。
如果所需数据或者指令在Cache中存在，即发生了缓存命中，处理器可以直接从Cache中读取数据或者指令，避免了访问主存的延迟。
2. 缓存不命中如果所需数据或者指令不在Cache中，即发生了缓存不命中，处理器需要从主存中读取数据或者指令。
同时，处理器还会将主存中的一部份数据或者指令加载到Cache中，以便下次访问时能够直接命中。
3. 替换策略当Cache已满且需要加载新的数据或者指令时，就需要进行替换。
常见的替换策略有最近至少使用（LRU）、先进先出（FIFO）和随机替换等。
LRU策略会替换最近至少被访问的数据或者指令，而FIFO策略会替换最早被加载到Cache中的数据或者指令。
4. 写回策略当处理器对Cache中的数据进行修改时，有两种写回策略可供选择：写直达（Write-through）和写回（Write-back）。
写直达策略会立即将修改的数据写入主存，保证数据的一致性，但会增加总线流量和延迟。
写回策略则将修改的数据暂时保存在Cache中，惟独在被替换出Cache或者需要被其他处理器访问时才写回主存。
多核处理器体系结构设计考试
多核处理器体系结构设计考试（答案见尾页）一、选择题1. 多核处理器的基本工作原理是什么？A. 它们通过将多个CPU核心集成到一个芯片上来实现高性能计算。
B. 它们通过将多个任务分配给不同的核心来提高系统响应速度。
C. 它们通过增加缓存容量来提高数据处理速度。
D. 它们通过使用专用硬件来加速特定类型的计算任务。
2. 在多核处理器中，核间通信的主要方式有哪些？A. 管道通信B. 共享内存通信C. 消息传递通信D. 事件驱动通信3. 多核处理器的性能主要受哪些因素影响？A. 核心数量B. 链路带宽C. 缓存大小D. 电源管理效率4. 在多核处理器的设计中，如何平衡性能和功耗？A. 通过降低每个核心的功耗来实现节能。
B. 通过优化任务调度来减少空闲核心的功耗。
C. 通过增加核心数量来提高并行处理能力。
D. 通过使用更先进的制程技术来减小芯片面积和功耗。
5. 多核处理器中的任务分配通常是如何进行的？A. 由操作系统根据系统负载动态分配。
B. 由用户直接指定每个任务在哪个核心上运行。
C. 由编译器在编译时预先分配。
D. 由硬件自动分配，无需人工干预。
6. 在多核处理器的调试过程中，常用的工具和技术有哪些？A. 性能分析工具B. 调试器C. 监控工具D. 仿真器7. 多核处理器在哪些应用场景下表现最为出色？A. 计算密集型任务B. 内存密集型任务C. 多媒体处理D. 网络安全8. 在多核处理器的设计中，如何防止一个核过载而影响系统性能？A. 使用负载均衡技术B. 对于关键任务进行优先级调度C. 增加更多的核心数量D. 使用专用硬件加速器9. 多核处理器的发展趋势是什么？A. 更高的核数B. 更低的功耗C. 更强的并行处理能力D. 更高的单核性能10. 在多核处理器的应用中，如何确保数据的一致性和线程安全？A. 使用锁机制B. 使用原子操作C. 使用无锁数据结构D. 使用操作系统提供的同步原语11. 在多核处理器体系结构设计中，哪种类型的缓存通常被用来提高数据访问速度？A. 一级缓存（L1）B. 二级缓存（L2）C. 三级缓存（L3）D. 四级缓存（L4）12. 在多核处理器的设计中，为了实现高效的并行处理，以下哪个因素不是关键考虑点？A. 指令级并行（ILP）B. 核心间通信带宽C. 能耗D. 缓存一致性协议13. 在多核处理器的性能优化中，哪种技术通常用于减少缓存未命中率？A. 预取算法B. 乱序执行C. 动态调度D. 多线程技术14. 在多核处理器的资源管理中，哪种机制用于确保每个核都能公平地访问其分配的资源？A. 资源预留B. 资源分配算法C. 负载均衡D. 优先级调度15. 在多核处理器的设计中，为了提高能源效率，哪种技术被广泛采用？A. 超线程技术（Hyper-Threading）B. 硬件加速C. 微架构优化D. 低功耗工艺16. 在多核处理器的体系结构中，哪种类型的指令集被设计来支持复杂的数据处理任务？A. 简单指令集计算（SISD）B. 复杂指令集计算（CISC）C. 精简指令集计算（RISC）D. 并行指令集计算（IPC）17. 在多核处理器的设计中，为了提高系统的可靠性和稳定性，通常会采用哪种技术？A. 冗余设计B. 故障检测与纠正（FEC）C. 电源管理D. 热插拔技术18. 在多核处理器的性能测试中，哪种基准测试最能反映处理器在真实世界应用中的表现？A. 基准测试软件（如SPEC）B. 游戏测试C. 3D渲染测试D. 网络传输测试19. 在多核处理器的调试过程中，哪种工具用于监控和分析处理器在运行时的行为？A. 性能分析器（Profiler）B. 调试器（Debugger）C. 仿真器（Emulator）D. 逻辑分析仪（Logic Analyzer）20. 在多核处理器的安全设计中，哪种加密技术用于保护多核处理器免受侧信道攻击？A. 对称密钥加密B. 非对称密钥加密C. 密码分组链接（GCM）D. 访问控制列表（ACL）21. 在多核处理器中，以下哪个不是常见的核间通信方式？A. 管道通信B. 共享内存通信C. 消息队列通信D. 电路交换通信22. 在多核处理器的设计中，为了平衡负载和提高性能，通常会采取哪种策略？A. 随机分配任务B. 根据核心性能分配任务C. 固定分配任务D. 动态任务调度23. 多核处理器中的缓存一致性协议主要用于解决什么问题？A. 提高缓存的访问速度B. 防止数据竞争和一致性问题C. 增加处理器的计算能力D. 降低功耗24. 在多核处理器的设计中，为了提高系统的可扩展性，通常会选择哪种类型的核间通信机制？A. 管道通信B. 共享内存通信C. 消息队列通信D. 无锁机制25. 多核处理器在面对单核处理器无法处理的复杂任务时，表现如何？A. 性能显著提升B. 性能下降C. 性能无变化D. 可能会降低性能26. 在多核处理器的设计中，为了避免某个核心过载而其他核心闲置，通常会采用哪种技术？A. 负载均衡B. 缓存一致性C. 任务调度D. 中断处理27. 在多核处理器的应用场景中，以下哪个不是其主要的应用领域？A. 高性能计算B. 数据库处理C. 智能手机D. 家庭自动化28. 在多核处理器的设计中，为了提高处理器的能效比，通常会考虑哪些因素？A. 核心数量B. 缓存大小C. 电源管理D. 以上都是29. 在多核处理器的设计中，为了实现更高的吞吐量，通常会采用哪种优化技术？A. 多线程技术B. 数据压缩技术C. 并行计算技术D. 以上都是30. 在多核处理器中，核间通信通常使用什么方式？A. 系统总线B. 内存总线C. 专用指令集D. 中断驱动31. 多核处理器的性能主要取决于哪些因素？A. CPU核心数量B. 缓存大小C. 主频D. 内存容量32. 在多核处理器的设计中，如何平衡各个核的性能和功耗？A. 通过调整CPU频率B. 通过增加缓存容量C. 通过引入任务调度算法D. 通过优化内存访问策略33. 下列哪种多核处理器的架构不是对称多核架构？A. 超线程技术（Hyper-Threading）B. 图形多处理器（GPGPU）C. 对称多核处理器（SMP）D. 异构多核处理器（HMP）34. 在多核处理器的性能测试中，常用的基准测试程序包括哪些？A. LINPACKB. Prime95C. FIOD. DBench35. 在多核处理器的安全设计中，常见的安全漏洞有哪些？A. 数据竞争（Data Race）B. 死锁（Deadlock）C. 缓冲区溢出（Buffer Overflow）D. 侧信道攻击（Side-Channel Attack）36. 在多核处理器的编程模型中，有哪些常用的编程范式？A. 异步编程B. 并发编程C. 多线程编程D. 事件驱动编程37. 在未来多核处理器的发展趋势中，可能会出现哪些新技术？A. 多核与GPU的融合B. 量子计算与多核处理器的结合C. 机器学习加速与多核处理器的集成D. 基于光子的多核处理器38. 在多核处理器体系中，什么是Cache？A. 一种快速存储器，用于存储CPU频繁访问的数据和指令。
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由于 指令 级 并 行需 要 的硬 件 资源 最 少 ， 处理 器 微体 系结 构 中 ， 早 在 最 出现 的并 行技 术就 是指 令级 并行 ， 而实 现指 令级 并行 通 常采用 的是 Ｖ Ｉ （ ＬＷ 超 长指令 字 ） 技术 和Ｓ ｐｒ ｓａａ（ 标量 ） ｕ ｅ— ｃｌｒ超 技术 。 Ｖ ｕｗ ： 处理 器在 处理 一 个 长指令 字 中赋 予编 译程 序 控制 所有 功能 单元
多 核处 理 器 结 构不 仅 有 性 能潜 力 大 、 成度 高 、 集 并行 度 高 、 结构 简 单
指令 ， 以获 得 并 行性 。 ２线程 级 并行 ．
和设计验证方便等诸多优势 ， 而且它还能继承传统单核处理器研究 中的某些 成果， 例如 同时 多线 程 、 低 功 耗等 。 减压 但多 核 处理 器 毕竟 是 一种 新 的结 构给多 核处理器 的未来提出了挑战。
１前 言 ．
自从计算机诞生 以来 ， 推动处理器高速发展的动力主要来源于两个方
面 ： 电子 技术 的 巨大 进 步 和处 理 器体 系 结 构 的演 化和 发 展 ， 微 而这 两 个 动力 则促成 了多 核处理 器 技 术 的 出现和 发展 。 多 内 核是 在 一 个 处理 器 中集 成两 个 或 多 个 完整 计 算 引擎 ， 内核 。 即 而 多核处 理器 则是 将 多个 功能 完全 的 核心 集成 在 同一个 芯 片上 ， 个芯 片作 为 整
的能力 ， 使得被编译的程序能够精确地调度在何处执行每个操作、 每个寄存 器存储器读写和每个转移操作 。 Ｓ ｐ ｒ ｓａａ ： ｕ ｅ — ｃｌｒ 由于各个指令之间可能用到不同的数据单元， 所以通过 次发射多个指令来获取指令级的并行。 此技术 ， 主要是依靠运行时的复杂 硬件 逻 辑 ， 打乱 指令 的执 行 顺序 ， 发射 阶段 同时 发射 多个 使 用不 同资 源 的 在
多核处理 器及其 Ｃ ｃ ｅ ａ ｈ 一致性机制
孙继科 天 津师 范 大学 天津 ３ ０３ ７ ０ ８
【 摘
要 】 单 核 处 理 器到 多核 处 理 器 ，对 处 理 器体 系结 构 、编 译 器 支持 、 计 算 机 整 体 架 构 、操 作 系统 和 应 用软 件 等 方 面都 提 出 了 从 Ｃ ｈ ｃ 致 性 ａ ｅ一
核心级并行 ， 目前多为片上多处理器（ＭＰ ， ｃ ）也就是我们所讨论的多核
技术 。 同一 个 芯片 上 封 装 多个 处 理 器 核心 ， 在 以实 现 并行 。 ＭＰ 着 更 高 Ｃ 有 的可 扩 展 性 并易 于 编 程 ， 另 一 方 面 ， 在 它有 以下 局 限性 ： 由于 复 制 资源 导 致 价格 昂贵 ， Ｃ ｃ ｅ 的 线程 消 极 竞争 影响 了处理 器 吞 吐 量和 Ｃ ｃ ｅ 平 在 ａｈ 上 ａｈ 公
一
个统一的机构对外提供服务 ， 输出性能。 多核处理器通过集成多个单线程 处 理核 或 者集 成 多个 同时 多线程 处 理 核心 ， 得整 个处 理器 可 同时 执行 的 使
一
线程数 或 任 务数 是 单 处 理器 的 数倍 ， 极 大提 升 了处 理 器 的 并行 性 能 。 这
２发展 多 核 处 理 器 的 关键 技术 ．
一
方面， ＭＴ拥有更多的内部存储环境 ， Ｓ 能够更好地承受流水线和 内
存 延迟 ， 理 更 深 的流 水 线 ， 支预 测 失 误 另一 方 面 ， ＭＴ有 它 的局 限 处 分 Ｓ 性 ， 源 上 线程 间的 高 竞争 可 能 会 引起 资 源 的冲 突 。 资
３ 核心 级并 行 ．
２１核 心 结构 ．
线程 级 的并 行 技术 ， 主要 是 并发 多 线程 技 术（ＭＴ）由于 Ｓ ｐｒ ｓａａ Ｓ 。 ｕ ｅ－ ｃｌｒ 中可用 功能 部件 没有 完全 利用 ， 通 过增 加一 些执 行环 境部 件来 增 加功 能部 它 件 的利 用 率 ， 时也 提 高 了并 行 性 ， 而 达 到 了一 个 线程 级 别 的 并行 性 。 同 从
性。 由于 Ｃ ＭＰ共享 Ｃ ｃ ｅ 进而导致私有 的Ｃ ｃ ｅ ａｈ ， ａｈ 可能被独立地提供给每 个处理器， 此架构产生了Ｃ ｃ 一致性和 内存一致性的 ｆ题。 ａｈｅ 口 ｌ 丁
４Ｃ ｃ ｅ一 致 性 问题 ．ａ ｈ
随着 半 导 体工 艺 的 不 断发 展 ， 处理 器 和主 存 储器 之 间的速 度 差距 越 来 越 大 。 多 处理 器 系统 中 ， 在 多个 处 理器 核 心对 单 一 内存 空 间或 主存 储 器的 共
多核 处 理器 的构 成 分 成 同构 和 异 构 两类 。 对 不 同 的应 用研 究 ， 结 面 核 构 的实现 对 未来微 处 理器 的性 能起 到 至 关重要 的作 用 。 核结 构 本身 关系 到整
个芯片的面积、 功耗和性能 。 怎样继承和发展传统处理器 的成果 ， 直接影响
到多 核 的性 能和 实 现周 期 。 同构 结 构 采用 对 称设 计 ， 理 简 单 ， 件 上 较容 易 实 现 。同构 设 计 的 原 硬
问题在于 ： 随着核心数量的不断增多， 如何保持各个核心的数据一致； 如何平 衡若干处理器的负载和任务协调等。 与同构相 比， 异构 的优势是通过组织不 同特点的核心来优化处理器 内
部结 构 ， 处 理器 性 能 的 最佳 化 ， 且 能有 效 地 降 低功 耗 。 是异 构 结 构 实现 而 但
巨 大 的 挑 战 。 本 文 论 述 了 多核 处 理 器 的 关 键 技 术 ， 并 从 Ｃａｃ ｈｅ一 致 性 方 面 对 多 核 处 理 器 进 行 探 讨 。
【 关键 词 】多核 处 理 器
中图分类 号 ：ＴＰ ０ 文献 标识码 ：Ｂ文 章编号 ：１ ０ — ０ ７ ２ １ ） ９ ９ — ２ ３２ ０ ９４ ６ （ ０ ０ ０ — ８ ０