片上多处理器体系结构中Cache一致性模型研究的开题报告

片上多处理器体系结构中Cache一致性模型研究的
开题报告
一、研究背景及意义
随着计算机体系结构的不断发展和多核处理器技术的普及，现代计算机系统中出现了许多面临Cache一致性问题的共享内存并发程序。

在这些并发程序中，多个处理器同时访问共享数据，并且对这些共享数据进行修改与更新，这就会产生Cache一致性问题，即多个处理器拥有自己的Cache，相互之间的缓存数据可能不一致，导致程序出错。

因此，研究Cache一致性问题是至关重要的。

目前，对于Cache一致性问题的解决方案已经有了很多研究，其中较为常见的方案是通过多个处理器之间的协议来维护Cache一致性。

这些协议可以保证在多个处理器并发访问同一块数据时，处理器之间的Cache中的数据保持一致。

二、研究内容
本研究将深入研究片上多处理器体系结构中的Cache一致性问题，并通过设计实验并进行仿真验证，来探究不同Cache一致性协议下的性能表现。

具体而言，本研究将包括以下内容：
1. 系统性能分析：通过对片上多处理器体系结构的性能分析，了解系统的主要瓶颈，以及不同处理器之间的通信方式。

2. Cache一致性协议设计：设计不同的Cache一致性协议，并对协议进行评估，以找到最佳的Cache一致性协议。

3. 实验设计和仿真验证：通过使用模拟器对设计的Cache一致性协议进行验证，来测试不同处理器之间的性能表现。

4. 结果分析：对比不同Cache一致性协议的性能表现，并分析其优缺点。

三、研究方法和技术路线
本研究将采用以下方法和技术路线：
1. 文献综述：对相关文献进行详细的调研和分析，了解已有的研究成果和不足。

2. 系统性能分析：基于Simics模拟器搭建片上多处理器体系结构，对系统性能进行分析，从体系结构角度分析系统性能瓶颈。

3. Cache一致性协议设计：设计易于实现和优化的Cache一致性协议，并进行有效性和可扩展性分析。

4. 实验设计和仿真验证：利用gem5模拟器验证不同Cache一致性协议的性能表现。

5. 结果分析：基于实验的结果对不同Cache一致性协议进行性能分析和比较。

四、预期成果
本研究将在片上多处理器体系结构中Cache一致性问题的解决方案上做出新的探索和研究，主要包括以下预期成果：
1. 对于Cache一致性问题的解决方案提出新的思路和算法。

2. 提出一种性能优化的Cache一致性协议，并通过仿真实验验证其优越性。

3. 为片上多处理器体系结构的Cache一致性问题提供更加有效和可行的解决方案和理论基础。

五、研究时间安排
本研究计划的时间为一年，主要时间安排如下：
1. 第1-3个月：文献综述和系统性能分析。

2. 第4-6个月：Cache一致性协议设计和方案评估。

3. 第7-9个月：实验设计和仿真验证。

4. 第10-12个月：结果分析和论文撰写。

六、研究团队及合作单位
本研究为个人研究项目，研究者为计算机科学相关专业硕士生，同时得到导师的指导和支持。

七、参考文献
1. Li M, et al. Implementing scalable cache coherence protocols for many-core chips. Proceedings of the 2012 international conference on Computing frontiers. 201
2.
2. Jiang L, et al. A scalable and efficient cache coherence protocol for tightly-coupled chip multiprocessors. Proceedings of the 2005 international conference on Computer design. 2005.
3. Wang X, et al. An efficient cache coherence protocol for chip-multiprocessors. Proceedings of the 2009 international conference on Embedded software and systems. 2009.。