一种维护Cache一致性的多核处理器建模研究

摘要

随着信息技术的不断发展及处理器在各行各业中的广泛应用，传统的单核处理器的计算速度和性能已经不能满足人们的需求，因此，多核处理器也就应运而生，CMP（单芯片多处理器）结构作为多核处理器领域中的代表也就成为了研究的热点。
　　由于处理器和存储器的速度差距，CMP中采用多级的Cache结构，多级结构就导致了Cache一致性问题的产生，而一致性协议的选择对CMP的性能有着重要影响，因此，选择合适的一致性协议以及如何使用SystemC对设计进行建模是本文研究的重点。
　　本文的主要研究内容包括：
　　1.研究Cache技术，包括Cache的基本原理，映射结构，替换策略等，使用SystemC对Cache结构进行建模并进行读写验证。
　　2.对现有的几种Cache一致性协议进行对比分析，比较它们的优缺点，在此基础上提出一种协议上的改进方案。
　　3.对整个多核模型结构进行系统设计，包括单核模块的设计，一致性协议模块的设计，互联总线的设计，最后使用SystemC语言对所有的设计进行建模。
　　4.确定测试方案，对整个多核模型进行测试，通过交叉编译工具链，在模型上运行选定的测试程序，并通过调试和修改保证其功能的正确，然后在模型上对改进的Cache一致性协议进行重点测试，通过记录模型的输出数据，对协议改进前后的实验数据进行对比分析，结果表明改进的协议在数据的写回次数和远程无效次数都有一定程度的下降，从而减少了数据的访问延迟，证明了协议改进的意义。
　　本文通过使用SystemC建模的方式来验证对Cache一致性协议的改进方案，经过调试和验证，证明了改进方案的可行性和有效性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容

1.4 论文组织结构

2 CMP技术及Cache一致性研究

2.1 CMP技术研究

2.2 Cache技术和一致性协议分析

2.3本章小结

3 基于SystemC的多核结构建模

3.1 SystemC简介

3.2 Cache一致性改进方案的提出

3.3 模型整体设计思路

3.4 处理器模块设计

3.5 Cache一致性模块设计

3.6 本章小结

4 测试方案及结果分析

4.1 测试方案

4.2 测试激励的选择及调试

4.3测试结果及分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献