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Séance de cours

Cohérence de Cache : Principes et protocoles

Dans cours

CS-307: Introduction to multiprocessor architecture

Multiprocessors are a core component in all types of computing infrastructure, from phones to datacenters. This course will build on the prerequisites of processor design and concurrency to introduce the essential technologies required to combine multiple ...

Description

Cette séance de cours porte sur les principes fondamentaux de la cohérence du cache, en mettant l'accent sur les défis du maintien de la cohérence des données entre plusieurs processeurs. Il explique les concepts de cohérence matérielle du cache, la hiérarchie de la mémoire et les principes de la localité. L'instructeur discute du problème d'incohérence qui se pose lorsque plusieurs cœurs accèdent et mettent à jour simultanément des données partagées. Divers protocoles de cohérence du cache, tels que MSI et MESI, sont explorés, ainsi que leurs mécanismes et diagrammes d'état. La séance de cours se penche également sur la mise en œuvre de protocoles de cohérence basés sur les répertoires afin de réduire la discordance des bus et d'améliorer l'évolutivité dans les systèmes multi-cœurs.

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Enseignant·e

Babak Falsafi

Babak is a Professor in the School of Computer and Communication Sciences and the founding director of the EcoCloud, an industrial/academic consortium at EPFL investigating scalable data-centric technologies. He has made numerous contributions to computer system design and evaluation including a scalable multiprocessor architecture which was prototyped by Sun Microsystems (now Oracle), snoop filters and memory streaming technologies that are incorporated into IBM BlueGene/P and Q and ARM cores, and computer system performance evaluation methodologies that have been in use by AMD, HP and Google PerKit . He has shown that hardware memory consistency models are neither necessary (in the 90's) nor sufficient (a decade later) to achieve high performance in multiprocessor systems. These results eventually led to fence speculation in modern microprocessors. His latest work on workload-optimized server processors laid the foundation for the first generation of Cavium ARM server CPUs, ThunderX. He is a recipient of an NSF CAREER award, IBM Faculty Partnership Awards, and an Alfred P. Sloan Research Fellowship. He is a fellow of IEEE and ACM.

Source officielle

Proximité ontologique

Génie informatique

Matériel informatique: Microprocesseur

Concepts associés (32)

Cache de processeur

Un cache de processeur est une antémémoire matérielle utilisée par l'unité centrale de traitement (CPU) d'un ordinateur pour réduire le coût moyen (temps ou énergie) de l’accès aux données de la mémoire principale. Un cache de processeur est une mémoire plus petite et plus rapide, située au plus près d'une unité centrale de traitement (ou d'un cœur de microprocesseur), qui stocke des copies des données à partir d'emplacements de la mémoire principale qui sont fréquemment utilisés avant leurs transmissions aux registres du processeur.

Mémoire cache

Une mémoire cache ou antémémoire est, en informatique, une mémoire qui enregistre temporairement des copies de données provenant d'une source, afin de diminuer le temps d'un accès ultérieur (en lecture) d'un matériel informatique (en général, un processeur) à ces données. Le principe du cache est également utilisable en écriture, et existe alors en trois modes possibles : write-through, write-back et write-around.

Protocole de cohérence de cache

thumb|Schéma illustrant le besoin d'un protocole de cohérence de cache. En informatique, un protocole de cohérence de cache, sous entendu cache processeur, est un protocole de communication utilisé dans les architectures multi-processeurs pour assurer aux processeurs une vue cohérente de la mémoire. En particulier, il permet de répercuter les écritures faites par chaque processeur aux autres, en modifiant ou en invalidant les lignes de cache communes.

Cache hierarchy

Cache hierarchy, or multi-level caches, refers to a memory architecture that uses a hierarchy of memory stores based on varying access speeds to cache data. Highly requested data is cached in high-speed access memory stores, allowing swifter access by central processing unit (CPU) cores. Cache hierarchy is a form and part of memory hierarchy and can be considered a form of tiered storage. This design was intended to allow CPU cores to process faster despite the memory latency of main memory access.

Algorithmes de remplacement des lignes de cache

Article principal : mémoire cache Les mémoires caches dans les matériels informatiques sont le plus souvent partiellement associatives : une ligne de la mémoire principale ne peut être rangée que dans une partie bien définie de la mémoire cache. Dans le cas d'une mémoire cache logicielle, il est possible qu'elle soit totalement associative et gérée globalement. Dans les deux cas, se pose le problème de devoir dégager une place dans la mémoire cache, ou dans la partie de celle-ci concernée, lorsque celle-ci est pleine et qu'on veut y charger des données de la mémoire principale.

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Séances de cours associées (30)

Mémoire cache

Explore la conception de mémoire cache, les succès, les ratés et les politiques d'expulsion dans les systèmes informatiques, en mettant l'accent sur la localité spatiale et temporelle.

Principes de la cache mémoire

Explore les principes de cache mémoire, en mettant l'accent sur la localisation spatiale, l'impact de la latence et les stratégies d'efficacité du cache.

Caches - Performance

Explore l'évaluation des performances de la mémoire cache, couvrant les points de repère, la loi d'Amdahl, les performances du processeur, la hiérarchie de la mémoire, les optimisations de cache et les caches multiniveaux.

Systèmes multi-maîtrises

Explore Multi Masters Systems, en discutant des architectures avec plusieurs processeurs, mémoire partagée, exclusion mutuelle et accélérateurs matériels.

Mise en œuvre de la Hiérarchie de la Mémoire

Explore la hiérarchie de la mémoire, l'organisation du cache et les stratégies de remplacement du cache.

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Concepts associés (32)

Cache de processeur

Mémoire cache

Protocole de cohérence de cache

Cache hierarchy

Algorithmes de remplacement des lignes de cache

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