20Aug
Als je net begint te leren hoe multi-core CPU's, caching, cache-coherentie en geheugen werken, lijkt het in het begin misschien een beetje verwarrend. Met dat in gedachten heeft de SuperUser Q & A-post van vandaag antwoorden op de vraag van een nieuwsgierige lezer.
De vraag van vandaag &Antwoord sessie komt naar ons met dank aan SuperUser-een onderverdeling van Stack Exchange, een community-gestuurde groepering van Q & A-websites.
De vraag
SuperUser-lezer CarmeloS wil weten wanneer de cache van een CPU wordt teruggespoeld naar het hoofdgeheugen:
Als ik een CPU heb met twee kernen en elke kern heeft zijn eigen L1-cache, is het mogelijk dat Core1 en Core2 beide hetzelfde cacheneen deel van het geheugen op hetzelfde moment? Als het mogelijk is, wat zal de waarde van het hoofdgeheugen zijn als zowel Core1 als Core2 hun waarden in de cache hebben bewerkt?
Wanneer wordt de cache van een CPU teruggespoeld naar het hoofdgeheugen?
Het antwoord
SuperUser-bijdragers David Schwartz, Sleske en Kimberly W hebben het antwoord voor ons. Als eerste, David Schwartz:
Als ik een CPU met twee kernen heb en elke kern heeft zijn eigen L1-cache, is het dan mogelijk dat Core1 en Core2 beide hetzelfde deel van het geheugen op hetzelfde moment in de cache opslaan?
Ja, de uitvoering zou verschrikkelijk zijn als dit niet het geval was. Overweeg twee threads met dezelfde code. U wilt die code in beide L1-caches.
Als het mogelijk is, wat zal de waarde van het hoofdgeheugen zijn als zowel Core1 als Core2 hun waarden in de cache hebben bewerkt?
De oude waarde bevindt zich in het hoofdgeheugen, wat niet uitmaakt, aangezien geen van beide de kern zal lezen. Voordat een gewijzigde waarde uit de cache wordt verwijderd, moet deze in het geheugen worden geschreven. Meestal wordt een variant van het MESI-protocol gebruikt. In de traditionele implementatie van MESI kan een waarde die in één cache is gewijzigd, helemaal niet in een andere cache op hetzelfde niveau aanwezig zijn.
Gevolgd door het antwoord van sleske:
Ja, met twee cachegeheugens in de cache kan hetzelfde geheugengebied optreden en is eigenlijk een probleem dat in de praktijk veel voorkomt. Er zijn verschillende oplossingen, bijvoorbeeld:
- De twee caches kunnen communiceren om ervoor te zorgen dat ze het niet oneens zijn
- U kunt een soort supervisor hebben die alle caches bewaakt en deze overeenkomstig aanpast.
- Elke processor controleert de geheugengebieden die in de cache zijn opgeslagen, enwanneer het een schrijf ontdekt, gooit het zijn( nu ongeldige) cache weg
Het probleem wordt cache-coherentie genoemd en het Wikipedia-artikel over het onderwerp heeft een aardig overzicht van het probleem en mogelijke oplossingen.
En ons laatste antwoord van Kimberly W:
Om de vraag in de titel van uw bericht te beantwoorden, hangt het ervan af wat het caching-protocol is. Als het terugschrijven is, wordt de cache alleen teruggespoeld naar het hoofdgeheugen als de cache-controller geen andere keus heeft dan een nieuw cache-blok in de reeds bezette ruimte te plaatsen. Het blok dat eerder de ruimte in beslag nam, wordt verwijderd en de waarde ervan wordt teruggeschreven naar het hoofdgeheugen.
Het andere protocol is doorschrijfprocedure. In dat geval, telkens wanneer het cache-blok wordt geschreven op niveau n , wordt het overeenkomstige blok op niveau n + 1 bijgewerkt. Het is vergelijkbaar in concept met het invullen van een formulier met carbonpapier eronder;wat je daar bovenop schrijft, wordt gekopieerd op het onderstaande blad. Dit is trager omdat het uiteraard meer schrijfbewerkingen betreft, maar de waarden tussen caches zijn meer consistent. In het terugschrijfschema zou alleen de cache op het hoogste niveau de meest actuele waarde hebben voor een bepaald geheugenblok.
Heeft u iets toe te voegen aan de uitleg? Geluid uit in de reacties. Wilt u meer antwoorden van andere technisch onderlegde Stack Exchange-gebruikers lezen? Bekijk de volledige discussiethread hier.
Image Credit: Lemsipmatt( Flickr)