1、PAGE9PAGE9實驗七 多Cache一致性監聽協議7.1 實驗目的加深對多Cache一致性的理解；進一步掌握解決多Cache一致性的監聽協議的基本思想；掌握在各種情況下，監聽協議是如何工作的。能給出要進行什么樣的操作以及狀態的變化情況。7.2 實驗平臺多Cache一致性監聽協議模擬器，計算機系統結構實驗教程附書光盤中提供，清華大學出版社。設計：張晨曦教授（xzhang2000），版權所有。開發：程志強。 7.3 實驗內容及步驟首先要掌握該模擬器的使用方法。（見7.4節）1. 對于以下訪問序列，寫出監聽協議所進行的操作：所進行的訪問是否發生了替換？是否發生了寫回？監聽協議所進行的操作CPU

2、A 讀第5塊否否將存儲器號為5的塊送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPU B 讀第5塊否否將存儲器號為5的塊送到cacheB的1中，再送到cpuB中CPU C 讀第5塊否否將存儲器號為5的塊送到cacheC的1中，再送到cpuC中CPU B 寫第5塊是否將要寫的送到chcheB 1中，其他cache 中的5 失效CPU D 讀第5塊否是CacheB1中5傳到存儲器5再送到Cache D 1中, 再送到cpuD中CPU B 寫第21塊是否將存儲器號為21的塊送到cacheB的1中，替換掉原來存的5，CPUB向Cache B 1寫入數據)CPU A 寫第23塊否否將存儲器號為23的塊送到c

3、acheA的3中， cpuA向Cache A3寫入數據CPU C 寫第23塊否是將CacheA中的23塊內容寫回存儲器，再將此塊內容送到CacheC的3中，cpuC向CahceC3寫入數據CPU B 讀第29塊是是將CacheB 1的21塊內容寫回存儲器21塊，之后在將29塊內容送到CacheB中1, 再送到cpuB中CPU B 寫第5塊是否將存儲器5中的數據讀入CacheB 1 ,cpuB將內容寫到CacheB1中，其他cpu中的5的內容作廢2. 自己編寫一個訪問序列，寫出監聽協議所進行的操作：所進行的訪問是否發生替換是否發生寫回監聽協議所進行的操作CPU A 讀第5塊否否將存儲器號為5的塊

4、送到cacheA的1中，再送到cpuA中CPU B 讀第5塊否否將存儲器號為5的塊送到cacheB的1中，再送到cpuA中CPU C 寫第5塊否否將存儲器號為5的塊送到cacheC的1中， 將要寫的數據寫到CacheC 1 中,其它失效CPU D 讀第5塊否是將cacheC的1中5的內容寫回到存儲器5，然后再送到cacheD的1中, 再送到cpuD中CPU D 寫第5塊否否命中，寫到CacheD1中，作廢CacheD 1 中5CPU B 寫第29塊否否將存儲器號為29的塊送到cacheB的1中，CPUB向CacheB 1 寫入數據CPU A 寫第29塊否否將存儲器號為29的塊送到CacheA的

5、1中， cpuA向CacheA 1 寫入數據CPU C 寫第29塊否是將CacheA的1中29的內容寫回到存儲器然后將此塊送到CacheC的1中，cpuC向CacheC 1 寫入數據CPU B 讀第21塊否是存儲器21塊內容送到cacheB中的1中 CPU B 讀第20塊否否將存儲器號為20的塊送到cacheB的0中，再送到cpuB中根據上述結果，畫出相關的狀態轉換圖。C寫5號單元D讀5號單元7.4 監聽協議模擬器使用方法該模擬器模擬4個CPU（A、B、C、D）訪存的工作過程。每個CPU中都有一個Cache，該Cache包含4個塊，其塊地址為03。集中共享存儲器中有32個塊，其塊地址為031。

6、每個塊的狀態用色塊來表示，其中灰色表示“無效”狀態，淡青色表示“共享”，橘紅色表示“獨占”。對于每個CPU，可以指定所要進行的訪問是讀還是寫（從列表中選），并在輸入框中輸入所要訪問的主存塊號，然后用鼠標點擊在其右邊的標有的按鈕，模擬器就將開始演示該訪問的工作過程。該模擬器的主菜單有4個：配置，控制，統計，幫助。配置該菜單用于進行配置參數的顯示與設置。你可以修改動畫播放速度：把游標往右邊拖拽可提高播放速度，往左邊拖拽可降低播放速度。你還可以選擇是否進行優化傳塊。優化傳塊是指當要訪問的塊在某個Cache中，且處于獨占狀態時，可以不用等該塊寫回主存后再從主存調塊，而是可以直接將該塊傳送給發出訪問請求

7、的結點。本模擬器采用直接映象方法和寫回法。控制可以通過該菜單中的選項來控制模擬器的執行。該菜單下有以下3個選項：單步執行、連續執行、復位。單步執行選用該方式后，點擊鼠標或點擊左上角的“步進”按鈕，都會使模擬器前進一步。連續執行 選用該方式后，用鼠標點擊標有的按鈕，模擬器會連續演示一次訪存的整個過程，直至該訪問結束。復位使模擬器復位，回到初始狀態。也可以通過點擊窗口內左上角的選項和按鈕來控制模擬器的執行，其功能與上述菜單選項相同。統計該菜單用于顯示模擬器的統計結果，包括各處理機的訪問次數、命中次數、不命中次數以及命中率。幫助該菜單下有“關于”和“使用說明”兩個選項。實驗八 多Cache一致性目錄

8、協議8.1 實驗目的加深對多Cache一致性的理解；進一步掌握解決多Cache一致性的目錄協議的基本思想；掌握在各種情況下，目錄協議是如何工作的。能給出要進行什么樣的操作以及狀態的變化情況。8.2 實驗平臺多Cache一致性目錄協議模擬器，計算機系統結構實驗教程附書光盤中提供，清華大學出版社。設計：張晨曦教授（xzhang2000），版權所有。開發：程志強。 8.3 實驗內容及步驟首先要掌握該模擬器的使用方法。（見8.4節）對于以下訪問序列，寫出目錄協議所進行的操作：所進行的訪問目錄協議所進行的操作CPU A讀第6塊讀不命中;本地:向宿主結點發讀不命中(A，6)消息宿主:把數據塊送給本地結點共

9、享集合為：ACPU B讀第6塊讀不命中;本地:向宿主結點發讀不命中(B，6)消息宿主:把數據塊發送給本地結點共享集合為：A+BCPU D讀第6塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(D，6)消息宿主:把數據塊發送給本地結點共享集合為：A，B+DCPU B寫第6塊寫命中本地:向宿主結點發寫命中(B，6)消息宿主：向遠程結點A發作廢（6）消息宿主：向遠程結點D發作廢（6）消息共享集合為： BCPU C讀第6塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(C，6)消息宿主:遠程結點發取數據塊（6）的消息遠程:數據塊送給宿主結點宿主:數據塊送給本地結點共享集合為：B+CCPU D寫第20塊寫不命中本地:向宿主結點

10、發寫不命中(D，20)消息宿主：把數據塊發送給本地結點 共享集合為： DCPU A寫第20塊寫不命中本地:向宿主結點發寫不命中(A，20)消息宿主：給遠程結點發送取并作廢（20）消息遠程：把數據塊送給宿主結點把Cache中的該塊作廢宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：ACPU D寫第6塊寫不命中本地:向宿主結點發寫不命中(D，6)消息宿主：向遠程結點發作廢（6）消息宿主：向遠程結點發作廢（6）消息宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：DCPU A讀第12塊寫不命中本地：向被替換塊的宿主結點發寫回并修改共享集（A，20）消息本地：向宿主結點發寫不命中（A,20）消息宿主：把數據塊送給本地結點共

11、享集合為：A2. 自己編寫一個訪問序列，寫出目錄協議所進行的操作：所進行的訪問CPU A讀第6塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(A，6)消息宿主：把數據塊送給本地結點；5.共享集合為：ACPU B讀第5塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(B，5)消息宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：BCPU C讀第6塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(C，6)消息宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：A+CCPU D寫第6塊寫不命中本地:向宿主結點發讀不命中(D，6)消息向遠程結點發作廢(6)的消息5向遠程結點發作廢(6)的消息宿主：把數據塊送給本地結點；7共享集合為：DCPU D讀第6塊讀命中讀

12、回CPU DCPU D寫第20塊讀不命中本地:向宿主結點發讀不命中(D，20)消息宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：DCPU B讀第5塊讀命中讀回CPUBCPU A寫第20塊寫不命中本地:向宿主結點發讀不命中(A，20)消息宿主向遠程結點發送取并作廢(20)的消息遠程：把數據塊送給宿主結點,把Cache中的該塊作廢宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：ACPUD寫第20塊寫不命中本地:向宿主結點發讀不命中(D，20)消息向遠程結點發送取并作廢(20)的消息遠程：把數據塊送給宿主結點,把Cache中的該塊作廢宿主：把數據塊送給本地結點共享集合為：D根據上述結果，畫出相關的狀態轉換（僅畫出與上

13、表相關的部分）。圖8.4 目錄協議模擬器使用方法該模擬器模擬4個CPU（A、B、C、D）訪存的工作過程。每個CPU中都有一個Cache，該Cache包含4個塊，其塊地址為03。分布式存儲器中有32個塊，其塊地址為031。Cache中每個塊的狀態用色塊來表示，其中灰色表示“無效”狀態，淡青色表示“共享”，橘紅色表示“獨占”。主存中塊的狀態由其右邊的目錄項的顏色來表示，未緩沖狀態由黃色來表示，其他兩種狀態同Cache塊。對于每個CPU，可以指定所要進行的訪問是讀還是寫（從列表中選），并在輸入框中輸入所要訪問的主存塊號，然后用鼠標點擊在其右邊的標有的按鈕，模擬器就將開始演示該訪問的工作過程。該模擬器的主菜單有4個：配置，操作，統計，幫助。配置該菜單用于進行配置參數的顯示與設置。你可以修改動畫播放速度：把游標往右邊拖拽可提高播放速度，往左邊拖拽可降低播放速度。你還可以選擇是否進行優化傳塊。優化傳塊是指當要訪問的塊在某個Cache中，且處于獨占狀態時，可以不用等該塊寫回主存后再從主存調塊，而是可以直接將該塊傳送給發出訪問請求的結點。本模擬器采用直接映象方法和寫回法。操作可以通過該菜單中的選