系统结构实验二报告 多Cache一致性 —— 目录协议

一、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。

二、实验内容及步骤

2.1、模拟器使用方法简介

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包含有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。每个块状态用色块表示，其中灰色为“无效”状态，淡青色为“共享”状态，橘红色为“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。

对于每一个CPU都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，然后用鼠标单击在其右边的标有“↓”的按钮，模拟器就将开始演示该访问的工作过程。

2.2、目录协议基本思想 （自己补充） 2.3、实验步骤

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 1．读;2.不命中;3本地:向宿主结点发读不命中(A，6)消息；4.宿主：把数据块送给本地结点；5.共享集合为：{A} CPU A读第6块 CPU B读第6块 1． 读；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发读不命中(B，6)消息； 4．宿主：把数据块发送给本地结点；5.共享集合为：{A}+{B} CPU D读第6块 1．读；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发读不命中(D，6)消息； 4．宿主：把数据块发送给本地结点；5.共享集合为：{A，B}+{D} CPU B写第6块 1．写；2.命中；3. 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； 4.共享集合为： {B} 1读；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发读不命中(C，6)消息； 4．宿主：给远程结点发取数据块（6）的消息；5.远程：把数据块送给宿主结点；6.宿主：把数据块送给本地结点；7.共享集合为：{B}+{C} 1．写；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发写不命中(D，20)消息；4．宿主：把数据块发送给本地结点； 5.共享集合为： {D} 1．写；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发写不命中(A，20)消息；4．宿主：给远程结点发送取并作废（20）消息；5.远程：把数据块送给宿主结点把Cache中的该块作废；6.宿主：把数据块送给本地结点；7.共享集合为：{A} 1．写；2.不命中；3. 本地:向宿主结点发写不命中(D，6)消息；4.宿主：向远程结点发作废（6）消息；5.宿主：向远程结点发作废（6）消息；6.宿主：把数据块送给本地结点；7.共享集合为：{D} 1．写；2.不命中；3.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；4.本地：向宿主结点发写不命中（A,20）消息；5.宿主：把数据块送给本地结点；6.共享集合为：{A} CPU C读第6块 CPU D写第20块 CPU A写第20块 CPU D写第6块 CPU A读第12块

实验二 多Cache一致性 —— 监听协议

一、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。

二、实验内容及步骤

2.1、模拟器简介

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包含有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。每个块状态用色块表示，其中灰色为“无效”状态，淡青色为“共享”状态，橘红色为“独占”。

对于每一个CPU都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，然后用鼠标单击在其右边的标有“↓”的按钮，模拟器就将开始演示该访问的工作过程。

2.2、监听协议基本思想 （自己补充） 2.3、实验步骤

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 CPU A读第5块 CPU B读第5块 CPU C读第5块 CPU B写第5块 CPU D读第5块 CPU B写第21块 CPU A写第23块 CPU C写第23块 CPU B读第29块 CPU B写第5块 是否发生替换 否 否 否 否 发生 发生 否 发生 否 替换 是否发生写回 否 否 否 发生 否 发生 发生 发生 否 发生 监听协议所进行的操作 读;不命中;读不命中;数据送回 读;不命中;读不命中;数据送回 读;不命中;读不命中;数据送回 写,命中;作废A,C中的数据5， 读;不命中;读不命中;写回;数据送回 写;不命中;写不命中;用数据21替换原来的数据5 写;不命中;写不命中;写回;数据送回 写;不命中;写不命中;替换;写回;数据送回 读;不命中;读不命中;数据送回 写;不命中;写不命中;替换;写回;数据送回 三 实验总结

通过此次试验,我学会了运用模拟器中的目录法和监听法,对多Cache一

致性有了更进一步的了解,通过亲手试验,观察各个访问阶段两种方法的操作,使得过程更加清晰。