用于在共享存储器体系中可扩展的歧义消除的相干性的方法和设备技术

公开了一种用于在多处理机系统的多级高速缓冲存储器体系中消除共享高速缓存器存取的歧义的可扩大的方法，该方法用于改善系统性能和降低成本。作为相干共享存储器体系的一个实施例，共享数据存储单元提供保存数据的部分和保存相应状况编码的部分。所述的共享存储器单元可以是例如共享高速缓存器并且数据部分可以是高速缓存线。所述的状况编码相当于特定高速缓存线，所述状态编码提供足够的信息以便在不依靠窥探共享总线或向专用存储器传输反向状态查询的现有方法的情况下消除对共享存储器的数据请求的歧义。如果数据相应的状况编码指示净状态，意味着请求数据的专用副本还没有，那么共享存储控制器从共享存储器传输数据以响应数据请求。另一方面，如果相应的状况编码指示脏状态，意味着在专用存储器的请求数据的副本已经被改变，那么共享存储控制器传输数据请求到专用存储器单元。所述的专用存储器单元，依次提供请求数据的相干副本到共享存储器单元。共享存储控制器然后进展到以专用存储器单元提供的相干副本满足初始的数据请求。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术的领域这个专利技术普遍地涉及多处理机系统中的共享存储器体系，特别是在共享多级存储器体系中使用相干协议中的一个独占的脏的状态以便消除所有权的歧义以及使用用于存储器参考的修改状态。专利技术的背景在具有一个共享多级存储器体系的一个多处理机系统中，该多处理机系统一般地包括一个共享高速缓冲存储器，一个处理器可以请求从共享高速缓冲存储器访问处于由另一个处理器拥有状态的数据。该请求处理机不知道在该共享高速缓冲存储器的该请求数据是否有效或它是否已经由在存储器体系的另一个级的专用存储器的另一个处理器改变。因此，在共享高速缓冲存储器的请求数据直到它的真实的状态能被确定才对请求处理机是有用的。在共享高速缓冲存储器体系的数据的不定的状态被认为是＂共享不定性.＂一种在多处理机系统中解决共享不定性的方法利用公用总线来窥探处理(M.Papamar cos和J.Patel，＂用于具有专用高速缓冲存储器的多处理机的低开销相干性的解决方案＂，Proc 11th ISCA 1984，348-354页)。为保存相干性在公用总线上的窥探处理给处理器的专用高速缓冲存储器增加了通信量。增加的通信量未必会涉及到各个处理器实际上所需要的数据。因此窥探的一个不利情况是高速缓冲存储器访问的平均延迟被增加，因为数据请求不得不与窥探竞争专用高速缓冲存储器的访问。此外，竞争增加了共享公用总线的处理器数目。因此，由于较低的平均存取次数而造成总体系统性能下降。窥探可以发生另外一个缺点原因是，在接收到窥探结果之前，访问在共享高速缓存器中的请求数据必须等待。另一种解决共享不定性的方法包括通过由访问共享高速缓存器的处理器共享的互连网络广播查询(通常称为歧义消除查询或反向查询)。当请求数据被发现处于一个不定的状态时，一个查询被广播到其它处理器。此外，因为请求处理器必须等到广播查询被接收的回复，因此增加了延迟。随着共享高速缓冲存储器的处理器数目增加，潜在的广播和回复数也会随之增加，它们会增加网路拥塞。除了与这些现有方法相关联的延迟增加之外，还有与提供硬件功能相关联的额外代价，以便实现一个特定选择的方法。硬件功能需要附加的电路，并且附加的电路需要增加硅面积。附加的硬件电路和增加的硅面积的不良影响是，增加了关键时序路径的数量和负担，潜在地会导致整个系统性能更进一步下降。在分布式系统中使用的另一种方法被称为SCI(规模可扩展的计算机连接接口，IEEE标准1596-1992规模可扩展的计算机连接接口，皮斯卡塔韦，NJ)。SCI支持具有分布式通过主存储器维护的双向链表的一次-写-多次-读格式。专用高速缓存器的地址以受控方式插入到列表上并且只有在列表最前面的地址可以改写数据。所述的接口通过转发数据请求到列表的最前的部分来维护相干的存储体系。这种系统的缺点是，在数据可以被改写之前，所述的列表必须被顺序地清除。对于大型分布式系统，与这种方法有关的潜在的延迟导致整个系统性能下降。除了在这种分布式系统中固有的不良网路拥塞的潜在性以外，在分布式系统故障的情况下有疑问的链路维护问题也必须被定位。附图的简要说明本专利技术将通过举例的方式进行说明并且不仅限于相关附图。附图说明图1表示一种具有共享和专用存储器的多处理机系统。图2表示一个具有共享和专用存储器的多处理机系统中的共享不定性的例子。图3表示一个用于解决共享不定性的相干协议的实施例的状态迁移图，所述的协议包括独占脏状态和独占净状态。图4表示一个相干存储体系的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持不进行反向查询而解决共享不定性。图5表示根据图4所示的相干存储体系，解决共享不定性方法的一个实施例。图6表示一个使用图4所示的相干存储体系的多处理机系统的一个例子。图7表示另一个相干存储体系的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持不进行反向查询而解决共享不定性。图8表示根据图7所示的相干存储体系，解决共享不定性方法的一个实施例。图9a表示一个相干存储体系的备选方案的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持解决共享不定性。图9b表示另一个相干存储体系的备选方案的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持解决共享不定性。图9c表示又一个相干存储体系的备选方案的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持解决共享不定性。图9d表示在分布式网络系统中的相干存储体系的再一个备选方案的实施例，包括专用存储器和共享存储器，支持解决共享不定性。图10表示一个计算系统的实施例，该计算系统包括一个包括使用第一相干协议的专用存储器，使用第二相干协议支持解决共享不定性的共享存储器和使用总线窥探以及第三相干协议的共享存储器的相干存储体系。图11表示另一个计算系统的实施例，该计算系统包括一个包括使用第一相干协议的专用存储器，使用第二相干协议支持解决共享不定性的共享存储器和使用第三相干协议的分布式共享存储器的相干存储体系。图12表示另一个计算系统的实施例，该计算系统包括一个包括使用分布式相干协议的专用存储器，同样使用分布式相干协议的分布式共享存储器，以及使用第二相干协议在解决共享不定性时支持唯一的本地分离所有权的分布式共享存储器的相干存储体系。图13a表示多核心处理器的实施例，包括相干存储体系，该相干存储体系包括专用存储器和支持解决共享不定性的共享存储器。图13b表示另一个计算系统的实施例，包括相干存储体系，该相干存储体系包括专用存储器和支持解决共享不定性的共享存储器。详细说明对于多处理机系统中的相干共享存储器体系的实施例来讲，共享数据储存单元提供保存数据的存储部分，被称为数据部分；和保存相应的状态编码的存储部分，被称作状态部分。共享存储器单元可以是，例如，共享高速缓存器或共享文件存储器或共享数据库或其它的共享存储器，并且所述的数据部分可以分别是高速缓存线或文件或记录或数据的其它部分。一般来讲，参考高速缓存线和存储在高速缓存线的数据是同一个概念，或参考文件和存储在文件中的数据是同一个概念；如果，例如，在它们两个之间没有区别，数据部分和在数据部分中存储的数据可以交换地使用。相当于特定的数据部分的状态编码提供了足够的信息，以便消除对共享存储器的数据请求的歧义，而不必依靠现有的窥探共享总线或向专用存储器传送反向状态查询的方法。如果相应的状态编码指示为净状态，响应数据请求，共享-存储控制器从共享存储器传输数据，意味着请求数据的专用副本没有被修改。另一方面，如果相应的状态编码指示为独占脏状态，共享-存储控制器传输数据请求到专用存储器单元，意思是专用存储器中请求数据的副本已经被修改。所述的专用存储器单元，接着提供请求数据的相干的副本到共享存储器单元。共享-存储控制器然后通过专用存储器单元提供相干的副本，以满足初始数据请求。另外，可以通过专用存储器单元直接将相干的副本提供给共享存储器单元并且同时满足初始数据请求或者采用其它次序。如果到共享存储单元的数据请求指示需要修改请求数据，则共享-存储控制器还提供无效传输到以前请求有关数据的副本的专用存储器单元。相应于包括这种数据的部分的状态编码然后被设置为独占脏状态，以便为相干地处理潜在地以后的数据请求提供工具。本专利技术的这个以及其它实施例可以根据以下教导实现，并且各种的修改和改变在不脱离本专利技术的主要的精神和范围的以下的教导的情况下是显而易见的。因此，说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括： 第一数据存储单元，它包括用于保存第一数据编码的数据部分以及用于保存相应数据部分的第一状态编码相应的状态部分；以及 耦合在第一个数据存储单元的第一存储控制器，它用于接收第一数据请求，并且如果第一状态编码是一组净状态编码中的一个，它还响应第一数据请求传输所述的第一数据编码，并且如果第一状态编码是一组独占脏状态编码中的一个，它还传输第二数据请求。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：H阮，Q莫雷尔，S雅米尔，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]