OCP互连一致方案应用

　　与通过OCP互连段操控一样，本地化总线执行将整个多核集群上的处理器分拆开。一致方案不能直接基于总线侦听和依赖总线仲裁来确保存取排序，需要不同的通信方法来确保数据存取的一致性。在争用L1行数据请求排序的过程中，其他挑战也浮现出来。应对这些挑战的一种方法是给每个处理单元增加一致消息通信，如图1所示。这些消息提供了侦听型缓冲器一致的方法。

　　

 

　　图 1 一致处理系统

　　一致消息包含了OCP协议中的一个新命令。处理器系统中的成员向一个集中一致管理器发送一致消息。该管理器提供存取排序(顺序化)和消息路由，为同级成员提供侦听型存取。这些同级成员将以其单独的L1行状态进行响应，并发出一个消息响应。根据这些响应，一致管理器发起对内核间一致数据的数据移动，将存取集中在更高级别的存储器层，如L2和L3高速缓冲器。I/O一致单元还可提供一种方式逐渐采用/逐渐淘汰数据进/出一致地址空间的数据，它是一致消息交换的一部分。

　　除了OCP协议中的新消息类命令外，还需要具体的处理器响应一致状态请求，因此它们不只是总线处理的发动者(主控)。一致处理系统满足这一要求的方法可能是通过提供一个OCP从端口来接收和响应一致管理器发送的消息。处理器的一致请求将利用OCP主端口。在处理集群内，内核间和一致管理器之间的一致消息交换被称为“干预”。处理器的OCP从端口接收干预，因此称为“干预端口”。

　　如图1所示，1004K系统的每个独立处理器都是基于我们多线程处理器架构的，可以在单标量、9级流水线范围内提供两个独立线程并处理上下文。复制的1级数据高速缓冲器标记阵列可同时用于存取CPU操作和干预查寻。一致处理系统可支持MESI型高速缓冲器行一致性。

　　处理系统一致管理器通过其请求单元—OCP从端口，在每个CPU和I/O一致单元的推动下，接收进入的消息并对其进行串化。串化的消息按照其地址空间和上下文，或使用“存储器接口单元”发送到更高级别的高速缓冲器层，或使用“侦听代理”发送至同级处理器和I/O一致单元。侦听代理发起OCP主处理(干预)来查寻每个处理器的一致L1高速缓冲器行状态。干预返回到消息发起者，称为自我干预，有助于发起者提供存取排序。对 CPU 发起的一致消息响应和数据响应是在“响应单元”内确立的，并发送到每个 CPU。

　　一致OCP命令

　　在1004K CPS中使用的OCP命令可以分成三类。

　　第一类是保持MESI型高速缓冲器行状态的一致消息。它们是CPU负载/存储操作的结果，能够发起CPU和/或存储器子系统之间的数据移动。CPS(一致处理系统)的所有同级CPU将接收由一个发起者发送的一致消息，并根据它们的高速缓冲器行一致状态做出响应。一致管理器将根据需要发起数据移动。

　　一致高速缓冲器操作指令用于一致地址空间内高速缓冲器行的维护。I/O流量将新的一致行带入该域，或将一致上下文从高速缓冲器行中移除。另外，还要进行存储器层的同步化操作。

　　第三类是非一致命令，在一致地址空间外的存储区中执行OCP主端口处理。它们代表了OCP读写命令。

　　一致消息

　　一致处理系统可能执行四个一致消息，这四个消息是由CPU负载/存储活动产生的L1高速缓冲器行状态变化导致的。发起的CPU将这个消息以OCP主端口命令发送。系统的同级CPU接收基于该行状态变化的干预，并以其本地高速缓冲器行状态进行响应。

　　第一种消息类型是CohReadOwn，表示在尝试修改高速缓冲器行时发生的高速缓冲器的不命中。同级内核遇到处于“修改”状态的该行时，会强制回写到存储器子系统中，并执行本地失效。作为优化，本地遇到的行数据将被转发到请求方 CPU，以降低存取延迟。请求方CPU将使该行作为“专有”行，并执行行修改指令。然后，高速缓冲器行状态将变成“修改过的”。在等待行重新填满的时候，请求方CPU将继续另一个线程的执行。

　　一致读取共享(CohReadShared)消息表明在读行操作过程中发生的高速缓冲器不命中。不需要行修改。遇到“已修改”状态的该行的同级内核将强制回写到存储器子系统。命中的同级行将转换到“共享”状态。命中数据将被转发到请求方内核，并以“共享”状态安装。然后执行读行操作。在等待行重新填满的时候，请求方CPU将继续另外一个线程的执行。

　　一致升级(CohUpgrade)消息表明遇到命中“共享”行的一个高速缓冲器行修改指令。同级内核将收到通知取消命中行。在修改指令执行完以后，“共享”行会随之升级为“修改”行。

　　最终，一致回写(CohWriteBack)消息表示驱逐了一个一致高速缓冲器行。一致管理器将通过干预端口发起数据移动，并将数据转发到存储器子系统。被驱逐的高速缓冲器行随后便由一个新的—可能是一致的—地址取代。在这种情况下，CohReadOwn或CohReadShared导致了这个驱逐。

　　一致高速缓冲器操作指令

　　为了响应高速缓冲器操作，需要发起一致消息，并发送到同级内核。

　　CohCopyBack—将一致高速缓冲器行回写到存储子系统。

　　CohInvalidate—清除一致高速缓冲器行，而不是将其内容回写到存储子系统。

　　CohWriteInvalidate—I/O一致单元在一个新的高速缓冲器行注入一致域。

　　CohReadInvalidate — I/O一致单元通知系统，高速缓冲器行将离开一致域。

　　CohCompletionSync—无数据的命令可以保持排序。