Analise e simulação de protocolos de coerencia de cache para sistemas multiprocessados

Orientador : Celio Cardoso GuimarãesDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Ciencia da ComputaçãoResumo: Para garantir um rendimento aceitável dos sistemas multiprocessados de memória compartilhada através da redução das disputas pelo acesso à memória e à rede de interconexão, memórias cache têm sido utilizadas, a exemplo dos sistemas monoprocessados, para armazenar localmente as informações mais freqüentemente requeridas pelos processadores. A possibilidade de existência de diversas cópias de um mesmo dado espalhadas pelos caches do sistema, entretanto, dá origem ao problema da consistência ou coerência da informação armazenada em cache nos sistemas multiprocessados. Nesta dissertação, nós avaliamos conceitualmente algumas das soluções propostas para o problema, explorando tanto as soluções voltadas a sistemas multiprocessados que adotam o barramento como rede de interconexão, quanto as soluções voltadas a redes mais genéricas, como as redes tipo multiestágios. Adicionalmente, o estudo dessa última classe de soluções é aprofundado para 2 soluções básicas da classe, a que emprega diretórios totalmente mapeados e a que emprega diretórios limitados, sendo proposta uma extensão à técnica de diretórios limitados de modo a tornar seu desempenho tão alto quanto o obtido com os diretórios totalmente mapeados - mais caros em termos de espaço - mantendo a mesma eficiência de espaço da solução original. Para comparar as três soluções foi desenvolvido um simulador baseado na geração sintética de referências à memória a partir das estatísticas divulgadas de aplicações paralelas reais.Abstract: In order to guarantee reasonable performance of shared-memory multiprocessors reducing memory and interconnect network contention, cache memories have been used, as in uniprocessors systems, to keep locally frequently required by processors information. The possibility of existence of many modifiable copies of the same data spread into the caches of the system originates the cache coherence problem though. In this dissertation, we conceptually study some of the proposed solutions to the problem, exploring solutions suitable for shared bus multiprocessors and solutions oriented to systems where the processors and memories are interconnected by more general networks, such as multistage network. Furthemore this last class of solutions is detailed for 2 basic techniques, full map directories and limited directories. We propose an extension to the limited directory technique with the aim of getting performance as high as with full map directories - which are more expensive with regard to space - but with the same space efficiency of the original solution. In order to compare these 3 solutions we developped a simulator based on synthetic trace derived from real applications.MestradoMestre em Ciência da Computaçã