在嵌入式多核集群中利用OCP處理高速緩沖器一致流量

一致消息

　　一致處理系統可能執行四個(gè)一致消息，這四個(gè)消息是由CPU負載/存儲活動(dòng)產(chǎn)生的L1高速緩沖器行狀態(tài)變化導致的。發(fā)起的CPU將這個(gè)消息以OCP主端口命令發(fā)送。系統的同級CPU接收基于該行狀態(tài)變化的干預，并以其本地高速緩沖器行狀態(tài)進(jìn)行響應。

　　第一種消息類(lèi)型是CohReadOwn，表示在嘗試修改高速緩沖器行時(shí)發(fā)生的高速緩沖器的不命中。同級內核遇到處于“修改”狀態(tài)的該行時(shí)，會(huì )強制回寫(xiě)到存儲器子系統中，并執行本地失效。作為優(yōu)化，本地遇到的行數據將被轉發(fā)到請求方 CPU，以降低存取延遲。請求方CPU將使該行作為“專(zhuān)有”行，并執行行修改指令。然后，高速緩沖器行狀態(tài)將變成“修改過(guò)的”。在等待行重新填滿(mǎn)的時(shí)候，請求方CPU將繼續另一個(gè)線(xiàn)程的執行。

　　一致讀取共享(CohReadShared)消息表明在讀行操作過(guò)程中發(fā)生的高速緩沖器不命中。不需要行修改。遇到“已修改”狀態(tài)的該行的同級內核將強制回寫(xiě)到存儲器子系統。命中的同級行將轉換到“共享”狀態(tài)。命中數據將被轉發(fā)到請求方內核，并以“共享”狀態(tài)安裝。然后執行讀行操作。在等待行重新填滿(mǎn)的時(shí)候，請求方CPU將繼續另外一個(gè)線(xiàn)程的執行。

　　一致升級(CohUpgrade)消息表明遇到命中“共享”行的一個(gè)高速緩沖器行修改指令。同級內核將收到通知取消命中行。在修改指令執行完以后，“共享”行會(huì )隨之升級為“修改”行。

　　最終，一致回寫(xiě)(CohWriteBack)消息表示驅逐了一個(gè)一致高速緩沖器行。一致管理器將通過(guò)干預端口發(fā)起數據移動(dòng)，并將數據轉發(fā)到存儲器子系統。被驅逐的高速緩沖器行隨后便由一個(gè)新的—可能是一致的—地址取代。在這種情況下，CohReadOwn或CohReadShared導致了這個(gè)驅逐。
  
一致高速緩沖器操作指令

　　為了響應高速緩沖器操作，需要發(fā)起一致消息，并發(fā)送到同級內核。

　　·CohCopyBack—將一致高速緩沖器行回寫(xiě)到存儲子系統。
　　·CohInvalidate—清除一致高速緩沖器行，而不是將其內容回寫(xiě)到存儲子系統。
　　·CohWriteInvalidate—I/O一致單元在一個(gè)新的高速緩沖器行注入一致域。
　　·CohReadInvalidate — I/O一致單元通知系統，高速緩沖器行將離開(kāi)一致域。
　　·CohCompletionSync—無(wú)數據的命令可以保持排序。

非一致命令

　　傳統的OCP命令，如“讀取”和“寫(xiě)入”命令是由整個(gè)一致處理系統支持的，以處理非一致存儲器存取的數據存取。當高速緩存的、非一致地址內的命中失敗，或者非高速緩存存取引發(fā)存儲子系統內的讀取操作時(shí)，就會(huì )發(fā)出讀命令。如果響應數據是作為非一致高速緩存安裝的話(huà)，那么非高速緩存數據就會(huì )直接被消耗掉。提取和負載/存儲活動(dòng)可導致讀取處理。當高速緩存的、非一致逐出數據或非高速緩存地址范圍存儲被寫(xiě)入存儲子系統時(shí)，即發(fā)出寫(xiě)入命令。內核的 OCP 主端口執行命令和數據階段的處理。

實(shí)例—一致讀取共享消息

　　CPU0 在一致高速緩存行上遇到負載不命中，并發(fā)起 cohReadShared 消息(無(wú)修改意圖)。一致管理器將干預消息發(fā)送到所有內核，在此內核 1 將響應“修改”的命中。一致管理器現在發(fā)起了一個(gè)修改行回寫(xiě)，將行數據從內核 1 中的干預端口移動(dòng)到存儲子系統。命中的內核 1 高速緩存行轉移到“共享”狀態(tài)(見(jiàn)圖2)。行數據移動(dòng)也會(huì )轉發(fā)到內核 0，在此它可在“共享”狀態(tài)下安裝。

圖2  一致讀取共享消息

結語(yǔ)

　　OCP互連有助于支持基于消息的一致方案。集中的一致管理器可以串化從單獨內核發(fā)出的一致消息，并詢(xún)問(wèn)同級內核的一致?tīng)顟B(tài)。內核之間的數據轉發(fā)可減少存取延遲和對更高級別的存儲器層的流量。單個(gè)內核支持OCP主端口發(fā)起數據存取和OCP從端口接收來(lái)自一致管理器的詢(xún)問(wèn)。

參考文獻：

　　1.  OCP規范2.2，2006 OCP-IP協(xié)會(huì )，版權所有
　　2.  OCP一致擴展，第二部分：信號和解碼(未發(fā)表、初稿)
　　3.  MIPS32 1004K一致處理系統用戶(hù)手冊，MIPS科技公司