Министерство образования российской федерации

Московский Государственный Институт Электроники и Математики

(технический университет)

Кафедра вычислительных систем и сетей.

Моделирование MESI протоколов КЭШ-согласования

в многопроцессорных системах

Методические указания

к лабораторной работе

по курсу «Организация ЭВМ, комплексов и систем»

Москва 2004

Составители: канд.техн.наук, доцент Е.М.Иванова

канд.техн.наук, доцент И.Е.Сафонова,

ст.преподаватель С.В.Жарков,

инженер Д. В. Гуляев

Данная лабораторная работа направлена на изучение моделирования мультипроцессорных систем (на примере процессора Pentium), механизма кэш-согласования, реализованного с помощью протоколов MESI.

Для студентов 4 курса факультета АВТ и технических факультетов, изучающих курс «Организация ЭВМ, комплексов и систем».

MESI протоколы в мультиропцессорных системах: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Организация ЭВМ, комплексов и систем» /Московский государственный институт электроники и математики; Сост.: И.Е.Сафонова, С.В.Жарков, Д. В. Гуляев. М., 2001 – 19 с.

ISBN 5-230-16355-0

Введение

Мультипроцессорные системы имеют большое значение при решении вычислительных задач очень большой размерности. Современная практика ставит перед человеком все более и более сложные задачи, связанные с работой с огромными массивами данных, с вычислениями, требующими большой точности и сложности, не говоря уже о хранении промежуточных данных большой емкости. Производительность, емкость памяти однопроцессорной ЭВМ возрастают очень быстро, появляются новые программные продукты, позволяющие решать очень сложные задачи, связанные с научными расчетами, обработкой данных. Однако, всегда находятся задачи, для решения которых производительности однопроцессорной ЭВМ даже оснащенной самым мощным процессором, и имеющей огромную емкость оперативной памяти (ОП), и емкость внешней памяти, может не хватить.

В этом случае используются многопроцессорные архитектуры, где происходит распараллеливание вычислений между несколькими процессами со своими АЛУ, КЭШ–памятью и т.д. Это позволяет ускорить обработку большого объема информации.

Механизмы распараллеливания вычислений различны:

• векторная обработка данных;

• создание специального математического аппарата (параллельных алгоритмов решения задачи);

• локальный параллелизм внутри блока ЭВМ и другие.

В однопроцессорных системах, построенных на базе общей ОП, возникает проблема поддержания когерентности памяти. Одно из решений этой проблемы: использование MESI протоколов для КЭШ согласования, которые применяются в процессорах INTEL.

Цель работы

Закрепление теоретического материала по разделу «Архитектура ЭВМ», «КЭШ-память». В работе исследуется многопроцессорная архитектура с разделяемой ОП.

Данная лабораторная работа направлена на изучение моделирования работы мультипроцессорной системы, построенных на основе процессора Pentium с использованием механизма кэш-согласования, реализованного с помощью протоколов MESI.