34、多处理器系统中的缓存式共享内存系统解析

多处理器系统中的缓存式共享内存系统解析

在多处理器系统的发展中，内存管理和缓存一致性是至关重要的问题。缓存式共享内存系统（Cache - only shared - memory systems），特别是缓存式内存架构（COMA），为解决这些问题提供了新的思路。本文将深入探讨COMA系统的基本概念、硬件结构、协议以及相关的设计问题，并通过一些实例和练习来加深理解。

1. COMA系统概述

传统的多处理器系统在内存管理和数据迁移方面存在一些缺点。为了支持更细粒度的内存迁移和复制，如在缓存块级别，通过硬件协议实现的缓存式内存架构（COMA）应运而生。COMA系统允许内存块在私有缓存和本地内存之间迁移和复制，通过硬件级协议实现，对虚拟内存管理系统透明。

2. COMA系统的基本概念、硬件结构和协议

2.1 硬件结构

为了引入COMA架构，我们先考虑一个简单的系统，由多个节点组成，每个节点包含一个处理器、一个私有缓存和一个本地内存，节点通过基于广播的互连（如总线）连接。与cc - NUMA内存组织不同，COMA中的每个内存模块都被转换为类似缓存的结构，称为吸引内存（Attraction Memory，AM）。每个内存块都附有标签和状态信息，就像缓存行一样，这使得内存块可以在任何AM中迁移，并在多个AM中复制。

所有的AM包含整个应用的内存足迹（application footprint），并有额外的空间用于在节点之间复制一些内存块。在COMA中，内存块可以放置在任何节点的内存中，而不像cc - NUMA那样有固定的主位置。

2.2 设计问题

• 块定