面向非写分配高速缓存的一致性协议及实现

针对现有的高速缓存一致性协议应用在基于写回、非写分配缓存的多核处理器的缺点,提出一种新颖的基于写干涉的一致性协议,并加以硬件实现.采用写干涉协议,在处理器产生写缺失操作时,可以把数据直接写到系统中其他处理器有效的该高速缓存行中;支持"脏数据"的延迟回写和缓存间的数据拷贝;且系统中只要存在有效的被请求的缓存行就可以提供数据,避免不必要的共享存储器访问.实验结果表明,该文提出的写干涉协议与MOESI协议相比,显著减少了对共享存储器的访问,提高了整个系统性能,同时大幅降了低动态功耗.

一种无目录的共享高速缓存一致性协议

针对使用目录记录各共享缓存块在各核心的私有备份信息的多核和众核并行系统共享高速缓存一致性协议因使用目录造成性能下降的问题进行了研究。研究发现,实际应用的多核和众核系统可以不存储共享缓存块的共享信息,因为多核和众核系统大都采用弱一致性协议,根据这种协议,某个核心的写操作不需要立即被其他核心观察到,可以延迟到下一个同步点观察到。基于这一发现,提出了一种不用记录共享信息的无目录的(DirectoryLess)共享高速缓存(Shared cache)一致性协议,简称DLS协议。该协议通过在同步点对不确定是否被其他核心更改的缓存块主动无效的方法,在不需要存储共享信息的目录的情况下来保证多核系统符合弱一致性。用并行程序测试集SPLASH-2对一个16核处理器进行了试验,试验结果表明,相比基于目录的MESI协议,DLS不仅可以完全消除目录及其电路面积,而且可平均提高11.08%的程序性能,减少28.83%的片上网络通讯,以及减少15.65%的功耗。而这一切,只需要改变处理器的设计,并不需要改变编程语言和编译器,因此,该协议无需更改或重新编译即可以兼容现有的代码。

LBCCP:一种符合UNIX语义的文件缓存一致性协议及其证明

机群文件系统是机群操作系统的一个重要组成部分,而具有不同语义的文件系统的性能会有显著的差异。高效的客户端缓存协议是机群文件系统性能的关键问题之一。文章提出了一种新型文件缓存一致性协议,该协议通过扩展POSIX文件锁的API来实现UNIX语义模型,并利用I/O自动机理论证明了协议的正确性,在DCFS(DawningClusterFileSystem)上实现了这个协议。

Godson-T缓存一致性协议的Murphi建模和验证

Godson-T缓存一致性协议是用于Godson-T众核处理器的缓存一致性协议.在Godson-T协议中,缓存一致性协议和存储一致性模型存在紧密的紧耦合关系,分析协议的一致性时发现该协议满足的缓存一致性不是强一致性,不满足传统意义上缓存透明的一致性要求.我们选取了Murphi模型检测工具作为我们建模的语言和验证工具.在对Godson-T缓存一致性协议建模的时候,由于协议的上述特点,我们需要对处理器核结点,高速缓存和内存作为一个整体建模,并成功地验证了协议的相关性质.

RCC高速缓存一致性协议的带参验证

Godson-T众核处理器的RCC高速缓存一致性协议是一种非常有特色的带参并发系统,对此协议的带参验证是一个很大的挑战.Cubicle是最近出现的基于SMT求解器的带参模型检测工具.我们使用了Cubicle带参模型检测工具,成功对RCC协议进行了建模和验证.实验结果表明,RCC协议在结点个数为任意规模时均满足协议的各种安全性质.

Web缓存服务器技术研究与应用

Web缓存服务器系统正在Internet及局域网上广泛地应用,对它所采用的技术做了较深入的讨论,指出利用WebCache技术,可减少网络流量,节约资金,提高带宽利用率;同时在Cache服务器端进行内容分析过滤,可提高过滤质量和效率,有效防止有害信息的进一步传播。

基于RFB协议的Linux远程桌面程序的分析与研究

为基于国产平台研发安全可靠的远程桌面程序,对目前已有的各种远程桌面程序进行分析与研究,其中重点研究Linux平台上基于RFB协议的VNC程序。针对基于RFB协议的VNC程序,对其基本框架及工作流程进行分析与研究,重点研究图像消息的传输、屏幕变化的检测以及图像的压缩编码方式,针对目前国产化发展应用需求以及现状,为进一步提升VNC程序的性能,以满足国产信息系统的新需求,提出未来需改进的方向。

片上多核处理器Cache一致性协议优化研究综述

现代晶体管技术在单芯片上集成多个处理器已经成为现实.近年来,随着多核处理器集成核数的不断增加,高速缓存的一致性问题凸显出来,已成为多核处理器的性能瓶颈之一,亟待解决.介绍了片上多核处理器一致性问题的由来.总结了多核时代高速缓存一致性协议设计的关键问题,综述了近年来学术界对一致性的研究.从程序访存行为模式、目录组织结构、一致性粒度、一致性协议流量、目录协议的可扩展性等方面,阐述了近年来缓存一致性协议性能优化的方向.对目前片上多核处理器缓存一致性协议设计中存在的问题进行了讨论,并指出了未来进一步研究的方向.

一种新的基于连续哈希函数的合作式Web缓存系统

提出了一种新的基于连续哈希函数的合作式缓存系统。针对传统合作式缓存系统中多级转发造成的高时延和多重哈希计算问题,设计了一种高效的Web对象定位和路由模式,保证任意Web请求只需计算一次哈希且至多经过一次转发就可到达目标节点。采用失效-触发的策略来解决路由表一致性维护的问题,减少了网络开销,提高了系统的可扩展性和可靠性。仿真实验表明,该系统性能优于基于互联网缓存协议和缓存阵列路由协议的系统。

基于Simics的分布式一致性协议仿真

用于多种计算机系统和指令系统仿真的Virtutech Simics只提供一个简单的顺序扁平侦听式高速缓存一致性(Snoo-ping Cache Coherence Protocol)模型支持MESI协议,从而制约了可仿真的并行处理器个数。以下将基于目录的分布式高速缓存一致性协议(Distributed Directory-based Cache Coherence Protocol)模型应用于Simics中并给出基于Simics的分布式一致性协议的仿真结果。这一结果证实分布式协议能降低事件总数,减少网络中的事件。本文提出一个简单的基于目录的分布式高速缓存一致性协议,从而解决制约Simics的可扩放性问题。

基于不变量查找的German协议验证

提出了一种通过查找缓存一致性协议不变量来验证带参协议正确性的新方法.缓存一致性协议验证的难点在于必须证明协议对于任意大小的带参系统都成立.我们通过寻找不变量和协议规则之间的对应关系来计算辅助不变量,从而帮助推导验证缓存一致性协议.我们设计实现了一个不变量查找工具并将该工具应用到German协议上计算它们的辅助不变量并成功地验证了协议的安全性质.

基于片上网络互连的多核缓存一致性研究综述

随着多核处理器的集成规模不断扩大,片上互连由总线发展到片上网络,传统的缓存一致性协议不再适应新的片上网络(NoC)环境,缓存一致性问题凸显成为制约多核系统性能的瓶颈之一。从多核一致性问题的产生出发,分析了互连结构对缓存一致性的影响,分别从存在的困难和优化的角度综述了侦听协议、目录协议、令牌(Token)协议等的发展现状。总结了当前一致性协议发展过程中面临的问题,并对未来发展方向做了展望。

基于流分析与归纳不变式结合的German协议验证

German缓存一致性协议是用于共享内存的并发多处理器系统中的缓存一致性协议,对German协议进行形式化验证一直是学术界和工业界的热点.我们生成German协议的流图,对流程图的各个步骤进行详细的描述,并提出了流分析与归纳不变式结合对协议验证的方法,通过辅助不变式与协议流图的对应关系,从而进一步分析和验证German协议的正确性.

支持多核并行程序确定性重放的高效访存冲突记录方法

多核系统中并行程序执行过程的不确定性给程序调试带来了很大的困难.准确记录初始执行中冲突访存的次序是并行程序确定性重放的基础.提出了通过建立精确happens-before关系记录访存冲突的方法.此方法利用简洁高效的地址冲突检测机制确定冲突访存操作在执行中所处happens-before序关系的位置,可以抑制部分记录信息的产生,从而有效减少记录信息.与其他方式方法相比,可以进一步压缩17%的记录条数.采用逻辑向量时钟描述冲突访存操作间的happens-before关系,与采用标量时钟相比,可以避免happens-before关系的误识,降低重放执行时并行度的损失.

高效的Cache代理服务器系统分析与研究

由于大量的WWW数据在Internet上被重复传输,严重影响了网络带宽,造成网络拥塞,于是Cache技术被引入到Internet世界.但是网络的持续高速发展使单一的Cache服务器已经难以满足需要,必须寻找一种高效的Cache代理服务器系统.文章先分析比较了当前几种多重Cache代理服务器系统的工作方式:DNS轮询、多层Cache阵列和代理自动设置,并讨论了它们的不足,然后提出了一种高效的多重Cache代理服务器系统的配置方案,并给出了详细的设计.

ISA Server在网络服务中的配置和应用

介绍了ISA Server的功能特性、硬件基本配置、软件安装,以及通过IP限制上网客户端、控制上网时间段的安装配置方法。

基于国产CPU的并行冗余计算机系统研究

目前国家不断推进的国产自主可控信息系统建设,其核心国产计算机系统由于技术成熟度低、市场推广晚等原因,暴露出可靠性低、稳定性差的问题,直接导致系统功能无法成功应用;围绕国产化计算机系统的并行冗余架构开展研究,通过计算机系统架构的软硬件设计,以及高速缓存一致性架构、高速互联总线和三状态转换机制方法的应用,基于国产CPU并行冗余计算机系统,可以有效消除备份计算机系统进行当班切换时,存在的切换时间延时和切换过程数据丢失的问题;通过试验验证,该系统可以完成计算机系统中CPU处理器和功能桥片故障模式的容错处理,并保障信息数据的完整性和实时性,有效提高设备中计算机系统的工作可靠性与稳定性。

一种用于E级数据中心高速互联总线物理层测试方案的设计与实现

本文介绍了基于燧原科技云燧T10 AI加速卡高速互联总线ESL的物理层测试方案。从物理层规范、去嵌设计、S参数测量、通道校准以及发送端测试、接收端测试、锁相环测试等几个方面,分别论述了该测试方案的设计与实现。

更高 更快 更强—一SGI首席科技长官Forest Baskett谈高性能、可视化计算

3月12日,SGI公司首席科技长官(CTO)兼主管研发的高级副总裁Forest Baskett来京。Baskett先生是工作站体系结构领域的专家,曾任DEC公司实验型RISC处理器Titan项目的设计师,1986年加入SGI公司,担任SGI多处理机结构设计师,并致力于SGI 4D工作站系列的图形结构的研究。在京期间,Baskett先生与我国可视化计算领域的近40位专家进行了交流,深入探讨了高性能、可视化计算以及新一代计算机体系结构——cc-NUMA的发展方向。