多Cache一致性——监听协议目录协议

实验七多Cache一致性——监听协议7.1实验目的1.加深对多Cache一致性的理解；2.进一步掌握解决多Cache一致性的监听协议的基本思想；3.掌握在各种情况下，监听协议是如何工作的。能给出要进行什么样的操作以及状态的变化情况。7.2实验平台多Cache一致性监听协议模拟器，《计算机系统结构实验教程》附书光盘中提供，清华大学出版社。设计：张晨曦教授（[e-mail]），版权所有。开发：程志强。7.3实验内容及步骤首先要掌握该模拟器的使用方法。（见7.4节）1.对于以下访问序列，写出监听协议所进行的操作：所进行的访问是否发生了替换？是否发生了写回？监听协议所进行的操作CPUA读第5块否否将存储器号为5的块送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPUB读第5块否否将存储器号为5的块送到cacheB的1中，再送到cpuB中CPUC读第5块否否将存储器号为5的块送到cacheC的1中，再送到cpuC中CPUB写第5块是否将要写的送到chcheB1中，其他cache中的5失效CPUD读第5块否是CacheB1中5传到存储器5再送到CacheD1中,再送到cpuD中CPUB写第21块是否将存储器号为21的块送到cacheB的1中，替换掉原来存的5，??CPUB向CacheB1写入数据)CPUA写第23块否否将存储器号为23的块送到cacheA的3中，cpuA向CacheA3写入数据CPUC写第23块否是将CacheA中的23块内容写回存储器，再将此块内容送到CacheC的3中，cpuC向CahceC3写入数据CPUB读第29块是是将CacheB1的21块内容写回存储器21块，之后在将29块内容送到CacheB中1,再送到cpuB中CPUB写第5块是否将存储器5中的数据读入CacheB1,cpuB将内容写到CacheB1中，其他cpu中的5的内容作废2.自己编写一个访问序列，写出监听协议所进行的操作：所进行的访问是否发生替换是否发生写回监听协议所进行的操作CPUA读第5块否否将存储器号为5的块送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPUB读第5块否否将存储器号为5的块送到cacheB的1中，再送到cpuA中CPUC写第5块否否将存储器号为5的块送到cacheC的1中，将要写的数据写到CacheC1中,其它失效CPUD读第5块否是将cacheC的1中5的内容写回到存储器5，然后再送到cacheD的1中,再送到cpuD中CPUD写第5块否否命中，写到CacheD1中，作废CacheD1中5CPUB写第29块否否将存储器号为29的块送到cacheB的1中，CPUB向CacheB1写入数据CPUA写第29块否否将存储器号为29的块送到CacheA的1中，cpuA向CacheA1写入数据CPUC写第29块否是将CacheA的1中29的内容写回到存储器然后将此块送到CacheC的1中，cpuC向CacheC1写入数据CPUB读第21块否是存储器21块内容送到cacheB中的1中CPUB读第20块否否将存储器号为20的块送到cacheB的0中，再送到cpuB中4.根据上述结果，画出相关的状态转换图。C写5号单元D读5号单元7.4监听协议模拟器使用方法该模拟器模拟4个CPU（A、B、C、D）访存的工作过程。每个CPU中都有一个Cache，该Cache包含4个块，其块地址为0～3。集中共享存储器中有32个块，其块地址为0～31。每个块的状态用色块来表示，其中灰色表示“无效”状态，淡青色表示“共享”，橘红色表示“独占”。对于每个CPU，可以指定所要进行的访问是读还是写（从列表中选），并在输入框中输入所要访问的主存块号，然后用鼠标点击在其右边的标有↓的按钮，模拟器就将开始演示该访问的工作过程。该模拟器的主菜单有4个：配置，控制，统计，帮助。1.配置该菜单用于进行配置参数的显示与设置。你可以修改动画播放速度：把游标往右边拖拽可提高播放速度，往左边拖拽可降低播放速度。你还可以选择是否进行优化传块。优化传块是指当要访问的块在某个Cache中，且处于独占状态时，可以不用等该块写回主存后再从主存调块，而是可以直接将该块传送给发出访问请求的结点。本模拟器采用直接映象方法和写回法。2.控制可以通过该菜单中的选项来控制模拟器的执行。该菜单下有以下3个选项：单步执行、连续执行、复位。（1）单步执行选用该方式后，点击鼠标或点击左上角的“步进”按钮，都会使模拟器前进一步。（2）连续执行选用该方式后，用鼠标点击标有↓的按钮，模拟器会连续演示一次访存的整个过程，直至该访问结束。（3）复位使模拟器复位，回到初始状态。也可以通过点击窗口内左上角的选项和按钮来控制模拟器的执行，其功能与上述菜单选项相同。3.统计该菜单用于显示模拟器的统计结果，包括各处理机的访问次数、命中次数、不命中次数以及命中率。4.帮助该菜单下有“关于”和“使用说明”两个选项。实验八多Cache一致性——目录协议8.1实验目的1.加深对多Cache一致性的理解；2.进一步掌握解决多Cache一致性的目录协议的基本思想；3.掌握在各种情况下，目录协议是如何工作的。能给出要进行什么样的操作以及状态的变化情况。8.2实验平台多Cache一致性目录协议模拟器，《计算机系统结构实验教程》附书光盘中提供，清华大学出版社。设计：张晨曦教授（[e-mail]），版权所有。开发：程志强。8.3实验内容及步骤首先要掌握该模拟器的使用方法。（见8.4节）1.对于以下访问序列，写出目录协议所进行的操作：所进行的访问目录协议所进行的操作CPUA读第6块读不命中;本地:向宿主结点发读不命中(A，6)消息宿主:把数据块送给本地结点共享集合为：{A}CPUB读第6块读不命中;本地:向宿主结点发读不命中(B，6)消息宿主:把数据块发送给本地结点共享集合为：{A}+{B}CPUD读第6块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(D，6)消息宿主:把数据块发送给本地结点共享集合为：{A，B}+{D}CPUB写第6块写命中本地:向宿主结点发写命中(B，6)消息宿主：向远程结点A发作废（6）消息宿主：向远程结点D发作废（6）消息共享集合为：{B}CPUC读第6块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(C，6)消息宿主:远程结点发取数据块（6）的消息远程:数据块送给宿主结点宿主:数据块送给本地结点共享集合为：{B}+{C}CPUD写第20块写不命中本地:向宿主结点发写不命中(D，20)消息宿主：把数据块发送给本地结点共享集合为：{D}CPUA写第20块写不命中本地:向宿主结点发写不命中(A，20)消息宿主：给远程结点发送取并作废（20）消息远程：把数据块送给宿主结点把Cache中的该块作废宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{A}CPUD写第6块写不命中本地:向宿主结点发写不命中(D，6)消息宿主：向远程结点发作废（6）消息宿主：向远程结点发作废（6）消息宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{D}CPUA读第12块写不命中本地：向被替换块的宿主结点发写回并修改共享集（A，20）消息本地：向宿主结点发写不命中（A,20）消息宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{A}2.自己编写一个访问序列，写出目录协议所进行的操作：所进行的访问CPUA读第6块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(A，6)消息宿主：把数据块送给本地结点；5.共享集合为：{A}CPUB读第5块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(B，5)消息宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{B}CPUC读第6块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(C，6)消息宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{A+C}CPUD写第6块写不命中本地:向宿主结点发读不命中(D，6)消息向远程结点发作废(6)的消息5向远程结点发作废(6)的消息宿主：把数据块送给本地结点；7共享集合为：{D}CPUD读第6块读命中读回CPUDCPUD写第20块读不命中本地:向宿主结点发读不命中(D，20)消息宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{D}CPUB读第5块读命中读回CPUBCPUA写第20块写不命中本地:向宿主结点发读不命中(A，20)消息宿主向远程结点发送取并作废(20)的消息远程：把数据块送给宿主结点,把Cache中的该块作废宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{A}CPUD写第20块写不命中本地:向宿主结点发读不命中(D，20)消息向远程结点发送取并作废(20)的消息远程：把数据块送给宿主结点,把Cache中的该块作废宿主：把数据块送给本地结点共享集合为：{D}2.根据上述结果，画出相关的状态转换（仅画出与上表相关的部分）。图8.4目录协议模拟器使用方法该模拟器模拟4个CPU（A、B、C、D）访存的工作过程。每个CPU中都有一个Cache，该Cache包含4个块，其块地址为0～3。分布式存储器中有32个块，其块地址为0～31。Cache中每个块的状态用色块来表示，其中灰色表示“无效”状态，淡青色表示“共享”，橘红色表示“独占”。主存中块的状态由其右边的目录项的颜色来表示，未缓冲状态由黄色来表示，其他两种状态同Cache块。对于每个CPU，可以指定所要进行的访问是读还是写（从列表中选），并在输入框中输入所要访问的主存块号，然后用鼠标点击在其右边的标有↓的按钮，模拟器就将开始演示该访问的工作过程。该模拟器的主菜单有4个：配置，操作，统计，帮助。1.配置该菜单用于进行配置参数的显示与设置。你可以修改动画播放速度：把游标往右边拖拽可提高播放速度，往左边拖拽可降低播放速度。你还可以选择是否进行优化传块。优化传块是指当要访问的块在某个Cache中，且处于独占状态时，可以不用等该块写回主存后再从主存调块，而是可以直接将该块传送给发出访问请求的结点。本模拟器采用直接映象方法和写回法。2.操作可以通过该菜单中的选项来控制模拟器的执行。该菜单下有以下3个选项：单步执行、连续执行、复位。（1）单步执行选用该方式后，敲任意键、点击鼠标或点击左上角的“步进”按钮，都会使模拟器前进一步。（2）连续执行选用该方式后，用鼠标点击标有↓的按钮，模拟器会连续演示一次访存的整个过程，直至该访问结束。（3）复位使模拟器复位，回到初始状态。3.统计该菜单用于显示模拟器的统计结果，包括各处理机的访问次数、命中次数、不命中次数以及命中率。4.帮助该菜单下有“关于”和“使用说明”两个选项。