Лабораторная работа 2

1) Чередование адресов позволяет сократить время доступа к памяти при условии соблюдения принципа локальности по обращению и наличии достаточно большого количества банков памяти. Поскольку не в каждой вычислительной системе присутствует большое количество основной памяти и не в каждой задаче соблюдается принцип локальности по обращению, применение системы памяти с чередованием адресов оправдано не всегда.

2) Основные недостатки кластерных систем - низкая скорость взаимодействия между узлами кластера, сложность администрирования, необходимость использования специализированного ПО для управления такими системами, высокая разовая стоимость производства (цена компонентов кластера при их массовом производстве будет меньше, чем при единичном, но для их массового создания нужно сразу потратить большое количество ресурсов). Несмотря на вышеперечисленные недостатки, данные вычислительные системы распространены из-за их отказоустойчивости, масштабируемости, высокой производительности и отличного соотношения цены и производительности.

По сравнению с MPP-системами, кластерные системы дешевле в производстве, поскольку ее узлами являются серийно выпускаемые устройства, и более отказоустойчивы, поскольку каждый узел обладает собственной полноценной операционной системой.

По сравнению с Constelation-системами, в кластерных системах нет проблемы когерентности кэшей, поскольку в каждом узле установлен только один процессор.

3)

Протокол сквозной записи представляет собой расширение стандартной процедуры сквозной записи, известной по однопроцессорным системам. В нем запись в кэш-память любого процессора сопровождается записью в основную память. В дополнение, все остальные кэши, содержащие копию измененного блока, должны объявить свою копию недействительной.

Протокол однократной предполагает, что первая запись в любой блок кэш-памяти производится по схеме сквозной записи, при этом контроллеры других кэшей объявляют свои копии измененного блока недействительными. С этого момента только процессор, произведший запись, обладает достоверной копией данных. Последующие операции записи в рассматриваемый блок выполняются в соответствии с протоколом обратной записи.

Два бита состояния в теге каждого блока кэш-памяти позволяют представить четыре состояния, в которых может находиться блок: «недействительный» (I, Invalid), «достоверный» (V, Valid), «резервированный» (R, Reserved) и «измененный» (D, Dirty). В состоянии I блок кэш-памяти не содержит достоверных данных. В состоянии V блок кэша содержит данные, считанные из основной памяти и к данному моменту еще не измененные, то есть содержимое блоков кэш-памяти и основной памяти согласовано. Состояние R означает, что с момента считывания из основной памяти в блоке локальной кэш-памяти было произведено только одно изменение, причем оно учтено и в основной памяти. В состоянии R содержимое блока кэша и основной памяти также согласовано. Наконец, статус D показывает, что блок кэш-памяти модифицировался более одного раза и последние изменения еще не переписаны в основную память. В этом случае блок кэша и содержимое основной памяти не согласованы.

Протокол сквозной записи лучше использовать в системах, не обладающих большим количеством процессоров, из-за его простоты. В случае же систем с большим количеством процессоров лучше использовать протокол однократной записи, поскольку его использование создает почти в 2 раза меньше трафика на шине.