P1 P2 PN C C C C. Shared Bus I/O. Shared Memory

Save this PDF as:
 WORD  PNG  TXT  JPG

Size: px
Start display at page:

Download "P1 P2 PN C C C C. Shared Bus I/O. Shared Memory"

Transcription

1 ÅÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ ÅÓØ Ú Ø ÓÒ ÌÓ ÒÖ ÓÑÔÙØ Ò ÔÓÛ Ö Ú Ò Ò Ð ÔÖÓ ÓÖ Ö Ö Ò ¹ Ñ Ò Ò Ö ØÙÖÒ ÁÑÔÖÓÚ Ö Ð ØÝ Ó Ý Ø Ñ «Ö ÒØ ÅÓ Ð ËÁË Ë Ò Ð ÁÒØÖÙØ ÓÒ Ë Ò Ð Ø ËØÖ Ñº Ì Ø Ò Ð ÔÖÓ ÓÖº ÅÁË ÅÙÐØ ÔÐ ÁÒ ØÖÙØ ÓÒ ËØÖ Ñ Ë Ò Ð Ø ËØÖ Ñ º ÆÓ Ñ Ò Ó Ø ØÝÔ º ÅÁÅ ÅÙÐØ ÔÐ ÁÒ ØÖÙØ ÓÒ ËØÖ Ñ ÅÙÐØ ¹ ÔÐ Ø ËØÖ Ñ º Í ÑÙÐØ ÐÔÐ Ó Ò Ð ÔÖÓ ÓÖ ËÁÅ Ë Ò Ð ÁÒ ØÖÙØ ÓÒ ËØÖ Ñ ÅÙÐØ ÔÐ Ø ËØÖ Ñ º Í Ú ØÓÖ ÓÔ Ö Ø ÓÒ Û Ø ÓÒ Ò¹ ØÖÙØ ÓÒ ØÓ ÑÙÐØ ÔÐ ÔÖÓ ÓÖ Ù Ò «Ö ÒØ Ø ØÖ Ñ º

2 ÅÁÅ ¹ Ò Ù Ó«Ø Ð ÔÖÓ ÓÖ Ò ÙÒØ ÓÒ Ò Ð Ù Ö Ñ Ò ÓÖ Ô Ö ÓÖÑ Ò Ò ÑÙØ ÔÖÓ Ö ÑÑ Ñ Ò ÌÝÔ Ó ÅÁÅ ½¹Ë Ö Å ÑÓÖÝ Ö Ø ØÙÖ º ÍÅ ÍÒ ÓÖÑ Å ÑÓÖÝ Ù ÒØ Ö Ð Þ Ö Ñ ÑÓÖݺ P1 P2 PN C C C C Shared Bus Shared Memory I/O

3 ¾¹ÆÍÅ ÆÓÒ ÙÒ ÓÖÑ Å ÑÓÖÝ º Í Ò ØÖ ÙØ Å ÑÓÖÝ ÈÖÓ ÓÖ º ØÖ ÙØ Å ÑÓÖÝ ËÝ Ø Ñ P P P P M M M M I/O I/O I/O I/O Network ÁØ ÓÒ Ø Ó Ò Ú Ù Ð ÒÓ Ò Ò ÁÒØ ÖÓÒ¹ Ò Ø ÓÒ Æ ØÛÓÖ º ÒÓ ÔÖÓ ÓÖ ÐÓ Ð Ñ ÑÓÖÝ Ò Á»Çº

4 À Ø ÓÐÐÓÛ Ò Ú ÒØ ¹ Ó Ø «Ø Ú ØÓ Ð Ñ ÑÓÖÝ Ò Û Ø Ö Ù Ð Ø ÒÝ Ó Ñ ÑÓÖÝ ØÓ ÐÓ Ð Ñ ÑÓÖÝ Ø Ú ÒØ ¹ ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ØÛ Ò ÔÖÓ ÓÖ ÑÓÖ ÓÑÔÐ Ü

5 ÅÓ Ð ÓÖ ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ Ò Å ÑÓÖÝ Ö¹ Ø ØÙÖ ½¹Ë Ö Å ÑÓÖÝ ÈÖÓ ÓÖ ÓÑÑÙÒ Ø Û Ø Ö Ö Ô º Ý ÓÖ Ñ ÐÐ Ð Ñ Ò Ú ÒÖ ¹ ÅÓ Ð Ó Ó ÓÖ Ò Ð ÔÖÓ ÓÖ Ò Ñ ÐÐ Ð ÑÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ ÐÓÛ Ð Ø ÒÝ Ý ØÓ ÔÖÓ Ö Ñ Ý ØÓ Ù ¾¹ Å È Ò ÈÖÓ ÓÖ ÓÑÑÙÒ Ø Û Ø Ñ Ò Ú ÔÖ Ú Ø Ñ ÑÓÖ º Ú ÒØ Ð Ö Û Ö Ò Ö ØÓ Ò Ð ØØ Ö

6 È Ö ÓÖÑ Ò Å ØÖ ÓÖ ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ Å ¹ Ò Ñ ½¹ Ò Û Ø ¹Ä Ñ Ø Ý ÔÖÓ ÓÖ Ñ ÑÓÖÝ Ò ÒØ ÖÓÒÒ ¹ Ø ÓÒ Ò Û Ø º ¹ÑÓ Ø Ð ÐÝ Ð Ñ Ø Ý Ø ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ Ñ ¹ Ò Ñ ¾¹Ä Ø ÒÝ ¹ «Ø Ô Ö ÓÖÑ Ò Ò ÔÖÓ Ö ÑÑ Ò Ó ÑÙÐØ ¹ ÔÖÓ ÓÖ ¹ÔÖÓ ÓÖ Ñ Ø Ú Ø Û Ø ¹ÑÙ Ø Ð Ø ÒÝ ÓÚ ÖÐ Ô Ñ Û Ø ÓÑÔÙ¹ Ø Ø ÓÒµº Ð Ø ÒÝ Ò Ò Ó ØÛ Ö ÙÔÔÓÖØ Ò ¹ Ô Ò ÓÒ Ø ÔÔÐ Ø ÓÒ «Ø ÚÒ µ

7 Ú ÒØ Ó Ë Ö Å ÑÓÖÝ ÓÑÑÙÒ ¹ Ø ÓÒ ÓÑÔ Ø Ð ØÝ Ý ØÓ ÔÖÓ Ö ÑÑ Ò ÑÐÐ Ý ÓÑÔ Ð Ö ¹ Ò ÄÓÛ ÓÚ Ö ÓÖ ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ÒÓØ Ù Ò ÓÔ Ö Ø Ò Ý Ø Ñµ Ð ØÝ ØÓ Ù Ò ØÓ Ö Ù Ð Ø ÒÝ Ú ÒØ Ó Å È Ò Ë ÑÔÐ Ö Ö Û Ö ÒÓ Ó Ö Òݵ ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ÜÔÐ Ø ÓÖ Ò ÔÖÓ Ö Ñ¹ Ñ Ö Ò ÓÑÔ Ð Ö ØÓ Ô Ý ØØ ÒØ ÓÒ ØÓ Øº

8 ÐÐ Ò Ó È Ö ÐÐ Ð ÈÖÓ Ò ½¹Ä Ñ Ø Ô Ö ÐÐ Ð Ñ Ò ÔÖÓ Ö Ñ Ñ Ð³ Ð Û Ô Ö ÓÖÑ Ò ÑÔÖÓÚ Ñ ÒØ Ð Ñ Ø Ý Ñ ÐÐ Ô ÖØ Ø Ø ÒÒÓØ Ü ÙØ Ò Ô Ö ÐРк Ü ÑÔÐ Û Ø Ö Ø ÓÒ Ó ÓÖ Ò Ð ÓÑÔÙØ ¹ Ø ÓÒ Ò ÕÙ ÒØ Ð ÓÖ Ú Ò ¼ Ô ÙÔ Ó ½¼¼ ÔÖÓ ÓÖ º Ô ÙÔ ½ Ö Ø ÓÒ Ò Ò ÙÔ Ò Ò µ ½ Ö Ø ÓÒ Ò Ò µµ ¼ ½ Ò ½¼¼ ½ Òµµ Ò º ÓÒÐÝ º¾ ± ÐÐÓÛ ØÓ ÕÙ Ò¹ Ø Ðº ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ÇÚ Ö Ü ÑÔÐ ÙÑ ¾ ÔÖÓ ÓÖ Ñ Ò Ø Ø ¾¼¼¼ Ò ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ÓÚ Ö º ÈÖÓ¹ ÓÖ ÝÐ Ø Ñ ½¼ Ò ÈÁ ½ Ò ÓÛ ÑÙ Ø Ö Ø Ñ Ò ÒÓ Óѹ ÑÙÒ Ø ÓÒ ÓÚ Ö Ú Ö Ù º ±º ÆÓ ÓÚ Ö ÈÁ ½ Û Ø ÓÑÑÙÒ Ø ÓÒ ½¼ ¾¼¼¼ ¼¼ ¾¼ Ò ØÛÓ Ø Ñ Ø Ö

9 ÒØÖ Ð Þ Ë Ö Å ÑÓÖÝ Ö Ø ØÙÖ ÙÖ ¹ËÑ ÐÐ Ð ÑÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ Ý Ø Ñ ¹Í Ò ÓÒ Ù ¹Æ Ð Ö ØÓ Ö Ù Ù Ö ÕÙ Ö Ñ ÒØ P1 P2 PN C C2 C3 CN Shared Bus Shared Memory I/O

10 Ø ØÝÔ Ò ÅÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ Ý Ø Ñ ½¹Ë Ö Ø Í Ý ÑÙÐØ ÔÐ ÔÖÓ ÓÖ ØÓ ÓÑÑÙÒ Ø Ö ÛÖ Ø µ ¾¹ÈÖ Ú Ø Ø Í Ý Ò Ð ÔÖÓ ÓÖ Ö ÛÖ Ø µ ÈÖ Ú Ø Ò Ö Ø Ò Ý ÐÓ Ð ÔÖÓ ÓÖ º ÐÔ ØÓ Ö Ù Ñ Ò ÓÖ Ù Ò Ö ¹ Ù Ð Ø ÒÝ ØÓ Ñ ÑÓÖݺ ÈÖÓ ÓÖ Ù ÔÖ Ú Ø Ø Ò Ø ÓÛÒ Ø Ñ Û Ý Ò Ð ÔÖÓ ÓÖ Ù Ø Ø ÓÒ ÖØÝ ººµ Ë Ö Ø Ò ÓÙÐ Ò Ð «Ö¹ ÒØÐݺ ÅÙÐØ ÔÐ ÓÔ Ó Ö Ø Ø Ñ ÓÙÐ Ü Ø ÓÒ ÑÙÐØ ÔÐ º Ì Ö Ù Ù ÓÒØ ÒØ ÓÒ Ò Ö Ù Ø Ñ º

11 Ø ÌÝÔ #1 P1 P2 #2 #3 #4 P1 P2 P1 P2 P1 P2 C1 X=1 C2 C1 X=1 C2 X=1 C1 X=5 C2 C1 C2 X=1 X=5 X=1** Memory Memory Memory Memory X=1 X=1 X=1 X=1** P1 reads X=1 P2 reads X=1 P1 writes 5 to X using WB Cache Coherency problem

12 Å ÑÓÖÝ Ó Ö ÒÝ Ê ÕÙ Ö Ñ ÒØ Å ÑÓÖÝ Ó Ö ÒØ ÒÝ Ö Û ÐÐ Ö ØÙÖÒ Ø ÑÓ Ø Ö ÒØ ÛÖ ØØ Ò Ú ÐÙ Ó Ø º Ì ÓÐÐÓÛ Ò ÓÔ Ö Ø ÓÒ Ø Ý Ó Ö ÒÝ ½¹Ö Ý ÔÖÓ ÓÖ ÓÐÐÓÛ ÛÖ Ø Ý Ñ ÔÖÓ ÓÖ ØÓ Ñ ÐÓ Ø ÓÒ Û Ø ÒÓ ÛÖ Ø Ý ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ ØÓ Ø Ø ÐÓ Ø ÓÒº Ð Ø ÛÖ Ø ÖÓÑ Ñ ÔÖÓ ÓÖ Á Ø ÛÖ Ø ØÓ ÖÓÑ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ ÈÖÓ¹ ÓÖ ÑÙ Ø Ö ÓÖ Ø Ñ ÑÖÝ ØÓ Ó Ö Òغ ÔÖÓ ÓÖ ÑÙ Ø Ö Ú ÐÙ Ó Ð Ø ÛÖ Ø Ú Ò Ø ÓÙÖ Ø ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ µ

13 Å ÑÓÖÝ Ó Ö ÒÝ Ê ÕÙ Ö Ñ ÒØ #1 #2 #3 P P P C X=1 C X=5 C X=5 P reads X P writes 5 to X P reads X=5 is coherent

14 Å ÑÓÖÝ Ó Ö ÒÝ Ê ÕÙ Ö Ñ ÒØ ÏÖ Ø ØÓ Ñ ÐÓ Ø ÓÒ ÑÙ Ø Ö Ð Þ º Á Ƚ ÛÖ Ø ØÓ ØØ Ò È ÛÖ Ø ØÓ Ø Ò È½ ÓÙÐ Ö ÒÓØ µº Á Ƚ Ñ È Ø Û ÑÙ Ø Ø ÐÐ Ú Ò Ð Ú ÐÙ ËÁ Ë À Å Ë ÇÊ ÇÀ Ê Æ Æ ÔÖÓØÓÓÐ ØÓ Ñ ÒØ Ò Ó Ö Ò ÓÖ ÑÙÐØ ¹ ÔÐ ÔÖÓ ÓÖ º Ì Ò ØÓ ØÖ Ø Ø Ø Ó Ø Ö ØÛ Ò «Ö ÒØ ÔÖÓ ÓÖ º ÌÝÔ Ó Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ Ö ØÓÖÝ ËØ ØÙ Ó ÐÓ ÔØ Ò Ø Ö ØÓÖÝ Û Ø ÑÓ Ø Ö ÒØ Ú ÐÙ µ Ø ÒØÖ Ð Þ ËÒÓÓÔ Ò Ú ÖÝ Ø ØÙ Ó Ö Ø ÐÓ º ÐÐ ÑÓÒ ØÓÖ ÓÖ ÒÓÓÔ ÓÒ Ø Ù ØÓ Ø ÖÑ Ò Û Ø Ö ÓÖ ÒÓØ Ø Ý Ú ÓÔÝ Ó Ø ÐÓ º

15 ÌÛÓ Ï Ý ØÓ Ñ ÒØ Ò Ó Ö Ò Ò ½¹ÏÖ Ø ÁÒÚ Ð Ø Ì ÔÖÓØÓÓÐ Ñ ÒØ Ò Ò ÜÐÙ Ú ØÓ Ø Ø Ñ Ø ÖÓÙ ÒÚ Ð Ø Ò ÐÐ ÓÔ ÓÒ ÓØ Ö º Ü ÑÔÐ ÓÖ ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø ÔÖÓØÓÓÐ

16 ÏÖ Ø ÁÒÚ Ð Ø #1 P1 P2 #2 #3 #4 P1 P2 P1 P2 P1 P2 C1 X=1 C2 C1 X=1 C2 X=1 C1 X=5 C2 X=nv C1 C2 X=5 X=5 Memory Memory Memory Memory X=1 X=1 X=1 X=1** P1 reads miss X P2 read miss X P1 writes 5 to X using WB Cache invalidate X in C2 P2 reads X generates read miss

17 ¾¹ÏÖ Ø ÍÔ Ø ÓÖ ÛÖ Ø ÖÓ Ø ÌÓ Ô ÑÓ Ø ÙÔ Ø ÓÔÝ Ò º ÁØ Ö ÕÙ Ö Ö Ò Û Ø Ú ÖÝ ÛÖ Ø Û ÐÐ ØÖ Ò Ö ØÓ ÐÐ º ÁØ ÑÙ Ø ÓÐ Ø Ö Ø ÖÓÑ ÔÖ Ú Ø Ø Ò ÓÙÐ ÒÓØ ÖÓ Ø ÛÖ Ø ØÓ ÔÖ Ú Ø Ø

18 ÏÖ Ø ÍÔ Ø #1 P1 P2 #2 #3 #4 P1 P2 P1 P2 P1 P2 C1 X=1 C2 C1 X=1 C2 X=1 C1 X=5 C2 X=5 C1 C2 X=5 X=5 Memory Memory Memory Memory X=1 X=1 X=1 X=1** P1 reads miss X P2 read miss X P1 writes 5 to X using WB Cache update X in C2 P2 reads X

19 È Ö ÓÖÑ Ò Ó ÏÖ Ø ÁÒÚ Ð Ø ÓÑÔ Ö ØÓ ÏÖ Ø ÍÔ Ø Ì «Ö Ò Ö ¹ ½¹ÅÙÐØ ÔÐ ÛÖ Ø ØÓ Ñ Ø Ö ÕÙ Ö ÑÙй Ø ÔÐ ÛÖ Ø ÙÔ Ø Ù Ò Û Ø µ ÓÒ ÛÖ Ø ÙÔ Ø ÔÖÓØÓÓÐ ÙØ ÓÒÐÝ ÓÒ ÒÚ Ð Ø ÓÖ ÒÚ Ð Ø ÔÖÓØÓÓк ÅÙÐØ ÛÓÖ ÐÓ Ò Ö ÕÙ Ö ÑÙÐØ ÔÐ ØÖ Ò Ö Ó ÐÐ ÛÓÖ ÓÒ ÙÔ Ø ÔÖÓØÓÓк Ð Ý ØÛ Ò ÛÖ Ø ÓÐÐÓÛ Ý Ö Ù Ù¹ ÐÐÝ Ð Ò ÛÖ Ø ÙÔ Ø º ÒÓ Ö Ñ ÒÚ Ð Ø µº Ù Ù Ò Û Ø Ô Ö ÓÖÑ Ò ÓØØ Ð¹ Ò ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø ÓÑ Ø ÔÖÓØÓ¹ ÓÐ Ó Ó º

20 ÁÑÔÐ Ñ ÒØ Ø ÓÒ Ì Ò ÕÙ ÓÖ ÁÒÚ Ð Ø ÈÖÓ¹ ØÓÓÐ Í Ò Ö Ù ÓÖ ÁÒÚ Ð Ø ÓÒº ÐÐ ÔÖÓ ÓÖ ÓÒØ ÒÙÓÙ ÐÝ ÒÓÓÔ ÓÒ Ù ÓÖ Ö Ø Ø Ñ Ø Ö º Á Ø Ö Ñ Ø Ø ÐÓ ÒÚ Ð Ø ÈÖÓ ÓÖ ÑÙ Ø Ó Ø Ò Ù Ö ØÖ Ø µ ØÓ ÛÖ Ø Ò ÑÙ Ø Ú Ñ Û Ø ÛÖ Ø ÔÖÓ ÓÖ Ö Ñ Ò ÔÖÓ ÓÖ ÒÓÓÔ Ù Ò Ò Ø Ø Ø ÖØÝ ÓÔÝ Ó Ø Ø Ò Ø ÑÙ Ø ÙÔÔÐÝ Ø ØÓ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ Ø Ø Ö ÕÙ Ø Øº ÓÖ ÛÖ Ø Á Ö Ø Ò ÒÚ Ð Ø ÐÐ ÓØ Ö ÓÔ º Û Ø ÛÖ Ø ÐÓ ÓÙÐ Ñ Ö ÖØÝ Û Ø ÛÖ Ø» Ø ÓÖ ÛÖ Ø ØÓ ÒÓØ Ö Ø Û Ò ÒÓØ ØÓ Ò ÒÚ Ð Ø Ò Ðº

21 Ê Å miss read item from cache. hit/miss? all processors snoop address yes is processor cache has a match? supply requested processor with this copy Read Miss

22 ËØ ØÙ Ó ÐÓ ÁØ Ù Ø ÖØÝ ÛÖ Ø Ø Ñ ÐÓ ÖØÝ ÁÒÚ Ð ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø Ò Ð ÖÓÑ ÛÖ Ø ØÓ Ñ ÐÓ Ò «Ö ÒØ Ë Ö ÈÖ Ú Ø Û Ò ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø ÐÐ ÓØ Ö ÓÔ Ø ÐÓ Ð ÓÔÝ ÓÑ ÒÓØ Ö ÓÖ ÔÖ Ú Ø º Á ÔÖ Ú Ø ÐÓ Ö ÕÙ Ø Ý ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ Ø Û ÐÐ Ñ Ö º

23 ËØ ØÙ Ó ÐÓ Tag S V D Data s: shared D: Dirty V: valid

24 Ó Ö ÒÝ Ò ÅÙÐØ ¹Ä Ú Ð Ì Ö Ù ÓÒÒ Ø ØÓ ÓÒ Ð Ú Ð ÓÒÐݺ ÅÙ Ø Ô Ó Ö Ò ØÛ Ò Ø Ò ÓØ Ð Ú¹ Ð ÙØ ÓÒÐÝ ÓÒ Ð Ú Ð ÓÒÒ Ø ØÓ Ø Ù ÓÖ ÒÚ Ð Ø µ ËÓÐÙØ ÓÒ ÁÒÐÙ ÓÒ Ä Ú Ð ÐÓ Ö ØÓ ÔÖÓ ÓÖ ½µ Ö Ù Ø Ó Ø Ó ÙÖØ Ö Û Ý ¾µº Á ¾ ØÓ ÒÚ Ð Ø ÓÖ Ò Ø ØÙ Ó ÐÓ ÔÖ Ñ ÖÝ ½ ÑÙ Ø ÙÔ Ø ÐÓ Ø ØÙ º

25 Ó Ö ÒÝ Ò ÅÙÐØ ¹Ä Ú Ð P P C1 C1 C1 C2 C2 C2 Inclusion Multi Level Ccahe

26 Ó Ö ÒÝ ÈÖÓØÓÓÐ ÏÖ Ø Ì ÖÓÙ Ó Ö ÒÝ ÈÖÓØÓÓÐ ÌÛÓ ËØ Ø Î Ð Ò ÁÒÚ Ð Ê ÕÙ Ø Ö ÖÓÑ ½¹ ÐÓ Ð ÔÖÓ ÓÖ ÓÖ Ö ÓÖ ÛÖ Ø ¾¹Ö ÑÓØ ÔÖÓ ÓÖ ÓÖ Ö ÓÖ ÛÖ Ø Ø ÖÓÙ Ø Ù Á Ø Ø ÁÒÚ Ð Ò Ø Ö ÒÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ Ö Ò ÓÖ ÛÖ Ø Ò ØÓ Ø Û ÐÐ Ö ÙÐØ Ò ÒÓ Ò Ò Ø Ø Á ÔÖÓ ÓÖ Ò ØÓ Ö ÓÖ ÛÖ Ø ØÓ ÐÓ Ò Ø Ø Ø ÒÚ Ð ÔÖÓ ÓÖ Û ÐÐ Ò ÐÓ Ø Ø ØÓ Î Ð ÇÒ Ø Ø Î Ð ÔÖÓ ÓÖ Ò Ö Ò ÛÖ Ø ØÓ ÐÓ Û Ø ÒÓ Ò Ò Ø Ø Ø ÙØ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø ØÓ Ø ÐÓ Ø Ø Ø Ò ØÓ ÁÒÚ Ð º

27 ÏÖ Ø Ì ÖÓÙ Ó Ö ÒÝ ÈÖÓØÓÓÐ R(i), W(i) R(i), W(i), R(j) Invalid Valid W(j) Write Through Protocol

28 ÏÖ Ø ÁÒÚ Ð Ø Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ ÅÙ Ø Ð Û Ø ¹ ½¹ÈÖÓ ÓÖ Ê ÏÖ Ø ØÓ Ø ¾¹ Ù ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ³ Ê ÏÖ Ø µ Ó Ö ÒÝ ÈÖÓØÓÓÐ Ø Ö Ø Ø ÁÒÚ Ð Ì ÓÔÝ Ò Ò Ý Ò¹ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø ØÓ Øº Ù ÐÓ ØÓ ÒÚ Ð ÇÒÐÝ Ù ÛÖ Ø Ë Ö Ê ÇÒÐݵ ÈÖÓ ÓÖ Ö Ú Ö ¹ Ð Ø Ø Û ÒÓØ Ò Ø º Ö Ñ Ò Ö Ø Ø Ø Ø º ÈÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø ØÓ Ú Ö Ð Ù Ø ÐÓ ØÓ Ð Ð ÜÐÙ Ú ÓØ Ö ÓÔ Ò ÓØ Ö ÔÖÓ¹ ÓÖ Ö ÒÚ Ð Ø º ÜÐÙ Ú ÔÖ Ú Ø ÒÓØ Ö µ

29 ÏÖ Ø Ó Ö ÒÝ ÈÖÓØÓÓÐ ÈÖÓ ÓÖ Ø ÓÒ Ö ½¹Ê Ø ¾¹Ê Ñ ¹ÏÖ Ø Ø ¹ÏÖ Ø Ñ Í Ò Ø Ö Ø Ø ÔÖÓØÓÓÐ ½¹ÈÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø ØÑ µ Ñ ÐÓ ÔÖ ¹ Ú Ø ¾¹ÈÖÓ ÓÖ Ê Ñ Ñ ÐÓ Ö ¹ÈÖÓ ÓÖ Ê Ø ÒÓ Ò Ø Ö ÓÖ ÔÖ Ú Ø ÙØ Ø ÒÚ Ð Ø Ñ Ø Ö ¹ Ù ÛÖ Ø Ñ ÐÓ ÒÚ Ð ¹ Ù Ö Ñ ÐÓ Ö Ü ÔØ ÐÓ ÒÚ Ð Ø Û ÐÐ Ø Ý ÒÚ Ð

30 Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ ÓÖ ÈÖÓ ÓÖ Ø ÓÒ P R hit, P R miss P R hit, P R miss invalid shared P W hit P W miss P R miss P W hit P W miss private P W miss, P R hit, P W hit

31 Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ ÓÖ Ù Ø ÓÒ B R, B W B W B R invalid shared B R B W private

32 ÓÑÔÐ Ø ÏÖ Ø Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ ÁØ ÒÐÙ ÈÖÓ ÓÖ Ò Ù Ø ÓÒ º W(j) R(i), R(j), read miss(i) R(j), W(j) invalid W(j) R(i) shared W(i) R(j) private W(i) W(i), R(i), write miss(i) i = same processor j= other processor

33 ÅÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ ÅÓ Ð ÅÓ Ð ÑÙÐØ ÔÖÓ ÓÖ Ý Ø Ñ Ý Ø Ú Ö Ó ÑÙÐØ ÔÐÝ Ò Ø ÔÖÓ Ð ØÝ Ó Ø ÓÒ Ø Ñ Ø Ó Ø Ò ÝÐ º Ó Ø Ó ÔÖÓ ÓÖ Ö Ø ½ ÝÐ Ó Ø Ó ÔÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø Ø ØÓ ÔÖ Ú Ø ÐÓ ½ ÝÐ Ó Ø Ó ÔÖÓ ÓÖ ÛÖ Ø Ø ØÓ Ö ÐÓ ½ ÝÐ Ù ÒÚ Ð Ø ÓÒ Ó Ø Ó Ö Ñ Ù Ð Ø ÒÝ Ñ ÑÓÖÝ Ð Ø ÒÝ Ê Å ÓÖ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ µ ½ ÝÐ Ó Ø Ó ÛÖ Ø Ñ Ù Ð Ø ÒÝ ÒÚ Ð Ø ½ ÝÐ Ü ÑÔÐ Ò Ô Ö ÓÖÑ Ò Ó ÔÖÓ ÓÖ ¹ ÙÑ Ò Ð Ò ÐÓ Ü ÙØ ÓÒ ÓÒ Ò Ö ¾¼± ÛÖ Ø ½¼± Ö Ò ± Ò Ò¹ Ú Ð ±º Ó Ø Ó Ù Ð Ø ÒÝ ¼ ÝÐ Ñ ÑÓÖÝ Ð Ø ÒÝ ¼ ÝÐ ÁÒ Ø Ñ ± Ö Ñ ± ÛÖ Ø Ñ ±º

34 Processor Data Instruction Read hit miss 1 cycle LB+ TMem + 1 hit miss shared 1 cycle private 1 cycle shared LB+ TMem_1

35 Ð Ë Ö Ò Á ÐÓ Þ Ö Ø Ö Ø Ò ÛÓÖ Þ ØÛÓ Ð ¹ Ñ ÒØ ÓÙÐ Ñ ÔÔ ØÓ Ñ ÐÓ Ò ÓØ Ó Ø Ñ Û ÐÐ ÒÚ Ð Ø Ú Ò ÛÖ Ø Ò ØÓ ÓÒ Ð Ñ ÒØ ÓÒÐݺ Á Ƚ ÛÖ Ø ØÓ ½ ¾ Û ÐÐ Ð Ó ÒÚ Ð Ø Ò È¾ º Ⱦ ØÓ Ô Ö ÓÖÑ Ö Ñ ØÓ Ø ¾ ÖÓÑ È½ ÐØ ÓÙ ¾ Ú ÐÙ ÒÓØ Ò º P1 P2 C1 C2 X1 X2 X1 X2 Memory

36 Ü ÑÔÐ ÙÑ ½ ¾ Ö Ö Ý È½ Ò È¾ Ò Ö Ø Ñ ÐÓ º Ò ØÖÙ Ò Ð Ö Ò Ò Ø ÓÐÐÓÛ Ò ÕÙ Ò ½¹È½ ÛÖ Ø ØÓ ½ ٠Ⱦ ØÓ ÒÚ Ð Ø ½ ¾ Ò º ½ Û Ö Ý È¾ Ø Ø Ñ ¼ Ó Ø ØÖÙ Ö Ò ÓÖ ½ ¾¹È¾ Ö ¾ ÒÚ Ð Ù È½ ÛÖ Ø Ò ØÓ ½ Ò Ø Ô ½ Ⱦ ØÓ Ñ Ø Ð Ö Ò ¹È½ ÛÖ Ø ØÓ ½ ٠Ⱦ ØÓ ÒÚ Ð Ø ½ ¾º ½ Û ÒÓØ Ö Ý È¾ Ð Ö Ò È¾ Ö ¾ ÓÒÐݵº ¹È¾ ÛÖ Ø ØÓ ¾ Ƚ ÒÚ Ð Ø ½ ¾º Ƚ ÒÓØ Ö ¾ Ð Ö Ò º ¹È½ Ö ¾ ØÓ Ñ Ò Ø Ø ÖÓÑ È¾ Ⱦ Û Ð Ø ØÓ ÛÖ Ø ØÓ ¾ ÁØ ØÖÙ Ö¹ Ò º

37 Ð Ë Ö Ò Time P1 P2 comments 1 Write to X1 makes X2 invalid 2 Read X2 makes X1 shared 3 Write to X1 invalidate X2 4 Write to X2 makes X private, invalid at P1 5 Read X2

38 È Ö ÓÖÑ Ò Ó Ó Ö Ò ÈÖÓØÓÓÐ ½¹ÁÒÖ Ò ÒÙÑ Ö Ó ÔÖÓ ÓÖ «Ø Ñ Ö Ø Ó Ö Ò Ñ Ö Ø ÒÖ Æ ÒÖ µº ¾¹ÁÒÖ Ò Þ ÑÔÖÓÚ ÓØ Ó Ö Ò Ñ Ò Ô ØÝ Ñ º ¹ÁÒÖ Ò ÐÓ Þ ÑÔÖÓÚ Ô ØÝ Ñ ÙØ Ñ Ø Ò Ó Ö Ò Ñ Ù ØÓ Ð Ö Ò º

39 ËÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ ¹Æ ÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ ØÓ ÒÓÛ Û Ò Ø ØÓ Ù Ö Ø ¹Æ Ô Ð ØÝÔ Ó Ò ØÖÙØ ÓÒ Û Ø Ö Û Ö Ô Ð Øݺ ¹ ÓÖ Ð Ö Ð Ñ Ò Ý ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ ÓÙÐ Ø Ô Ö ÓÖÑ Ò ÓØØ ÐÒ º ËÔ Ð ÌÝÔ Ó ÁÒ ØÖÙØ ÓÒ Û Ø ØÓÑ ÇÔ¹ Ö Ø ÓÒ ØÓÑ ÓÔ Ö Ø ÓÒ ÍÒ ÒØ ÖÖÙÔØ Ð ÓÔ Ö Ø ÓÒ ØÓ Ö ØÖ Ú Ò Ò Ø Ú ÐÙ Ò Ñ ÑÓÖݺ Æ ØÓ Ö Ò ÑÓ Ý Ñ ÑÓÖÝ ÐÓ Ø ÓÒ ØÓѹ ÐÐݺ

40 ÌÝÔ Ð ØÓÑ ÓÔ Ö Ø ÓÒ ÒØ Ö Ò Ú ÐÙ Ò Ö Ø Ö ÓÖ Ú ÐÙ Ò Ñ ÑÓÖÝ ØÓÑ Ü Ò Ø Ø Ò Ø Ø Ø Ú ÐÙ Ò Ø Ø Ú ÐÙ Ô Ø Ø Øº Ø Ò ÒÖ Ñ ÒØ Ö ØÙÖÒ Ø Ú ÐÙ Ó Ñ ÑÓÖÝ Ò ØÓÑ ÐÐÝ ÒÖ Ñ ÒØ Øº Í Ö Ä Ú Ð ËÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ ÇÔ Ö Ø ÓÒ Í Ö Ù ØÓÑ ÓÔ Ö Ø ÓÒ ÓÖ ÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒº ½¹Í Ò ØÓÑ Ü Ò ÓÔ Ö Ø ÓÒ ¹ Í ÐÓ Ò Ñ ÑÓÖÝ ÓÖ Ø Ú Ö Ð º Á Ø ÐÓ Ú ÐÙ ¼ Ø ÐÓ Ö Ò ÔÖÓ ÓÖ Ò Ø Ú Ö Ð º Á Ø ÐÓ Ú ÐÙ ½ ÐÓ ÙÒ Ú Ð Ð º ÈÖÓ ÓÖ Ø Ú ÐÙ Ò Ö Ø Ö ½ Ò Ù Ø Ü Ò Ò ØÖÙØ ÓÒ Ø Ö Ø Ö Ö ØÙÖÒ ¼ Ø ÐÓ Ú Ð Ð Ò ÒÓÛ Ø ØÓ ½ Ý Ø Ú ÐÙ Ó Ö Ø Ö Ü Ò Ø ÓÖ ÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖ ÒÓØ ØÓ Øµº Ö Ø Ö Ö ØÙÖÒ ½ Ø ÐÓ Ù Ý ÒÓØ Ö ÔÖÓ ÓÖº

41 ËÔ Ò ÄÓ ÔÖÓ ÓÖ ÓÒØ ÒÙÓÙ ÐÝ ØÖ ØÓ ÕÙ Ö ÐÓ Ô Ò¹ Ò Ò ÖÓÙÒ ÐÓÓÔ Ð Ê¾ ½ ʾ ½ ÐÓ Ø Ü Ê¾ ¼ ʽµ ØÓÑ Ü Ò Ò Þ Ê¾ ÐÓ Ø ÈÖÓ Ð Ñ Û Ø Ô Ò ÐÓ Ø ÔÖÓ ÓÖ Ø ÙÔ Û Ø Ò Ò ÐÓÓÔº ËÓÐÙØ ÓÒ Ò Ø ÐÓ Ò Ù Ó Ö Ò ØÓ Ñ ÒØ Ò ÐÓ Ú ÐÙ º Ú ÒØ ¹ÈÖÓ ÓÖ Ô ÒÒ Ò Ò Ø ÐÓ Ð ÒÓ Ñ ÑÓÖÝ ÓÖ Ù µ ÄÓ Ð ØÝ Ò ÐÓ Ù Ø Ø Ø ÔÖÓ ÓÖ Ø Ø Ù Ø ÐÓ Ð Ø Û ÐÐ Ù Ø Ò ÓÓÒº ÈÖÓ Ð Ñ ÇÒ ÐÓ Ð Ø Ü Ò ØÖÙØ ÓÒ ÒÚÓÐÚ ÛÖ Ø ØÓ Ø ÓÔÝ Ò ØÓ Ò¹ Ú Ð Ø ÐÐ ÓØ Ö ÓÔ º Ì Ù ÐÓØ Ó Ù ØÖ Æº ËÓÐÙØ ÓÒ Ö Ô Ø Ù Ø Ö Ú Ö Ð Ò ÓÒÐÝ Ò Ø Ø Ú ÐÙ Ó ÐÓ ¼ Û Ò Ú Ð Ð µº

42 Ü ÑÔÐ Ó ÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ Ù Ò Ô Ò ÐÓ ÐÓ Ø ÐÛ Ê¾ ¼ ʽµ Ö ÐÓ Ò Þ Ê¾ ÐÓ Ø ÒÓØ Ú Ð Ð Ð Ê¾ ½ Ë Ø Ê¾ ½ Ü Ê¾ ¼ ʽµ ÒÓÛ Ò Û Ô Ò Þ Ê¾ ÐÓ Ø Ö Ò ÐÓ Û ÒÓØ ¼ Ü ÑÔÐ Ó Ó Ö Ò Ò ËÝÒ ÖÓ¹ Ò Þ Ø ÓÒ Ø Ô È¼ Ƚ Ⱦ ÄÓ Ø Ø Ù ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ½ Û Ø Ò Û Ø Ò Ö ÒÓÒ ÐÓ ÐÓ ¼ ÐÓ ¼ ¾ Ø ÒÚ Ð ÒÚ Ð ÜÐÙ Ú ÛÖ Ø ÐÓ ¼ Ö Ú Ö Ú ÒÚ Ð Ø ÖÓÑ È¼ Ö Ñ Ñ Ñ ÖÚ È

43 ÒÚ Ð Ø Û Ø ÐÓ ¼ Ö Ñ Ø ÓÖ È¾ Ü Ö È¾ ÛÖ Ø ÐÓ ½ ÜÐÙ Ú ÛÖ Ø Ö ØÙÖÒ ¼ Ⱦ Ö Ö ÐÓ Û Ø ÓÖ ÐÓ ¼

44 Ó Ö Ò Ò ËÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ Ü ÑÔÐ ÈÖÓ ÓÖ È¼ ÐÓ Ò Ø È½ Ⱦ Ë ÑÙÐØ Ò ÓÙ ÐÝ Ö ÕÙ Ö Ø ÐÓ È¼ Ö Ð Ø ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø È½ Ⱦ Ö Ñ ØÖÝ Ò ØÓ Ø ÐÓ º Ⱦ Ø Ö µ Ö Øµ Ö ÐÓ ¼ Ⱦ ÕÙ Ö Ø ÐÓ Ò Ø Ø ØÓ ½ Ò Ù ÛÖ Ø ÒÚ Ð Ø º Ƚ Ö Ñ Û ÐÐ Ö ØÙÖÒ ÐÓ ½ Ò È½ ÑÙ Ø Û Ø ÙÒØ Ð È¾ Ö Ð Ø ÐÓ Ò ÐÓ Ú ÐÙ ¼

45 ÇØ Ö ÁÒ ØÖÙØ ÓÒ ÓÖ ËÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ ½¹ÄÓ Ä Ò ÓÖ ÐÓ ÐÓ ØÓÖ ÓÒ Ø ÓÒ Ð ¹ÐÓ Ö ØÙÖÒ ÒØ Ð Ú ÐÙ ¹ ØÓÖ ÓÒ Ø ÓÒ Ð Ö ØÙÖÒ ½ Ø Ù ØÛÓ ÓÔ Ö Ø ÓÒ Ø Ø Ö Ô Ö Ø Ö ÛÖ Ø µ ÐÓ Ð Ò Ó ÒÓØ Ù Ù º ÐÓ Ø Ð Ò Þ Ê¾ ¼ ʽµ ÐÓ Ð Ò Ê¾ ÐÓ Ø ÒÓØ Ú Ð Ð Ê¾ ½ ʾ ½ Ë Ê¾ ¼ ʽµ ØÓÖ ÕÞ Ê¾ ÐÓ Ø ØÓÖ Ð Æ ØÓ ÑÔÐ Ñ ÒØ ÝÒ ÖÓÒ Þ Ø ÓÒ Ø Ö ¹ Û Ö Ð Ú Ð

46 ÅÙÐØ Ø Ö Ò ÁÒ ÙÔ Ö Ð Ö Ø Ù ÑÙÐØ ¹ ÔÐ Ò ØÖÙØ ÓÒ ÝÒ Ñ ÐÐÝ Ò ÜØÖ Ø ÁÄÈ ÖÓÑ ÐÓÓÔ ÙÒÖÓÐÐ Ò º ÁØ Ù ÑÙÐØ ÔÐ ÙÒØ ÓÒ ÙÒ Ø ØÓ Ü ÙØ Ò ØÖÙØ ÓÒ Ò Ô Ö ÐРк ÐÐ Ò ØÖÙØ ÓÒ Ö ÖÓÑ Ø Ñ ØÖ Ñ Ø Ö µº ÅÙÐØ ÔÐ Ø Ö Ø ÓÛÒ È Ò «Ö¹ ÒØ Ö Ø Ö «Ö ÒØ Ô Ø Ð º ÐÐ Ø Ö Ö Ñ ÙÒØ ÓÒ ÍÒ Ø Ò ÓØ Ö Ö ÓÙÖ Ý Û Ø Ò Ø Ö º Ú ÒØ Ï Ò ÓÒ Ø Ö Ø ÐÐ ÓØ Ö Ò Ü ÙØ Ò Ø ÐÐ Ð Ø Òݺ

47 PC I Cache queue FU1 FU2 Superscalar FUn MUX I Cache FU Control MultiThreading ÌÝÔ Ó ÅÙÐØ Ø Ö Ò ½¹ Ó Ö Ö Ò ËÛ Ø ÓÒ Ä¾ Ø ÐÐ ÒÓØ «Ø Ú Ò Ò ÓÖØ Ö Ø ÐÐ Ù Ó Ô Ô Ð Ò Ø ÖØÙÔ Ð Ø ÒÝ ¾¹ Ò Ö Ò Û Ø ÓÒ Ú ÖÝ ÝÐ Ò ÓÙÐ ÐÓÛ Ø Ü ÙØ ÓÒ Ó Ò Ú Ù Ð Ø Ö Ø Û ÐÐ ÒØ ÖÖÙÔØ Ý Ø ÓØ Ö Ø Ö º

48 Ë ÑÙÐØ Ò ÓÙ ÅÙÐØ Ø Ö Ò ÁØ ÓÑ Ò ÑÙй Ø ÔÐ Ù Ò ØÖÙØ ÓÒ Ò ÑÙÐØ Ø Ö Ò ØÓ Ø Öº ÌÄÈ ÁÄÈ Ø Ø Ñ Ø Ñ º ÑÙÐØ ÔÐ Ò ØÖÙØ ÓÒ ÖÓÑ Ò Ô Ò ÒØ Ø Ö ÓÙÐ Ù ÑÙÐØ Ò ÓÙ Ðݺ ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ËÙÔ Ö Ð Ö ÅÌ ËÅÌ ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹ ½¹Ì½ ̽ ̽ ̾ ¾¹Ì½ ̽ ̽ ̾ ¹Ì½ ̽ ̽ ̾ ¹Ì½ ̽ ̾ ¹ ̾ ¹Ì½ ̾ ¹Ì½ ̾ ¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹¹