TWI274998B - Method for memory coherency, systems for supporting distributed cache coherency conflict resolution, method for resolving a writeback race conflict, and for resolving a race conflict for request for ownership of two substantially simultaneous requests - Google Patents

Description

1274998 (1) 九、發明說明 谵 【發明所屬之技術領域] 本發明係有關快取記憶體。更特定地說，本發明係有 關多快取多處理器系統中的分散式衝突排解。 【先前技術】 當電子系統包括多重快取記憶體時，必須維持可供使 > 用之資料的有效性。典型上，此係藉由按照快取記憶體相 干性協定來操作資料來予以達成的。隨著快取記憶體及/ 或處理器的數量增加，維持快取記憶體相干性的複雜度也 跟著增加。 當多個組件（例如，快取記憶體、處理器）請求相同的 資料區塊時，必須以保持資料之有效性的方法來解決多個 組件之間的衝突。目前的快取記憶體相干性協定典型上具 有一負責衝突排解的單一組件。但是，當系統的複雜度增 • 加時，只單靠一單一組件來解決衝突會使整個系統的性能 降低。 用來提供快取記憶體相干性’即窺察（現在常常被稱 爲對稱多重處理（Symmetric Multiprocessing SMP))及目錄 (常常被稱爲分散式共有記憶體（Distributed Shared Memory DSM))有兩種的基本設計。基本差異係與配置及 對元資訊的存取有關’亦即，有關於儲存快取線之拷貝之 位置的資訊。 對窺察式快取而言’以經快取之拷貝本身來分配資 -4 - (2) (2)1274998 訊，亦即，快取線的各個有效拷貝是被一單兀所持有’而 每當任何節點以一新的途徑來請求允許對快取線的存取 時，該單元必須察覺出其責任。某些位置（通常是在一固 定位置處）爲一儲存庫，當資料未被快取時，資料被儲存 於其中。此位置可容納有效的拷貝，即使當該線被快取 時。但是，請求節點通常不知道此節點的位置，即請求節 點只簡單地廣播所請求之快取線的位址以及所需的許可， 而且可能具有拷貝的所有節點都必須回應，以確保一致性 被維持，如果沒有其它（等位）節點回應，則含有未被快 取之拷貝的節點要回應。 對以目錄爲基礎之方案而言，除了儲存未被快取之資 料的固定位置以外，還有一個固定的位置，即指示被快取 之拷貝所在位置的目錄。爲了以一新的途徑來對快取線進 行存取，節點必須與含有該目錄的節點通信連絡，其通常 是與含有未被快取之儲存庫相同的節點，因此，當主要儲 存拷貝係有效時，允許回應的節點提供資料。這種節點被 稱爲起始節點（Η 〇 m e η 〇 d e)。 分散目錄的方式有二。其一，主要儲存資料（未被快 取的儲存庫）常常被分散於各節點中，且目錄也以相同的 方式分散。其二’元資訊本身可以被分散，起始節點處保 持與快取線不論是否被快取同樣少的資訊，且如果如此， 起始節點保持在單一拷貝所在之處。舉例來說，SC I使用 此方案’且每一個含有被快取之拷貝的節點與含有被快取 之拷貝的其它節點保持鏈結，因此，集體地維持一完整的 - 5- (3) (3)1274998 目錄。 窺察式方案靠的是廣播’因其沒有任何一個持有元資 訊之場所，所以，每次的詢問都必須通知所有節點，每〜 個節點負責做它該做的部分’以確保相干性被維持。這包 括了干預訊息，當另一節點正在提供資料時，通知起始節 點不要回應。 窺察式方案的優點在於回應可以是直接且快速的，但 不能做到良好的擴充，因爲所有的節點都需要觀察所有的 詢問。目錄式方案天生係可更加擴充的，但需要較複雜的 回應，常常涉及3個節點的點對點通信。 【發明內容及實施方式】 本文描述在多節點系統中，用於分散式快取相千性衝 突排解的技術。在以下的描述中，爲了解釋，提出了諸多 特定的詳細內容，以提供對本發明徹底的了解。但是，熟 悉此方面技術的人士將可明瞭，沒有這些特定的詳細內 容，照樣可實施本發明。在其他例中，結構與裝置係以方 塊圖的方式來予以顯示，以免對本發明造成混淆。 以下的討論係從多節點系統中之節點的觀點來予以提 供的。在一實施例中，節點包括具有內部快取記憶體、外 部快取記憶體及/或外部記憶體的處理器。在另一實施例 中’節點爲與其它電子系統互連的電子系統（例如，電腦 系統、可攜式裝置）。也可使用其它類型的節點組態。 在以下各圖中所描述的起始節點用作即將被請求之資 冬 (4) (4)1274998 料的起始節點，其意謂著起始節點與非快取記憶體（例 如，主記憶體）有關，而當未被快取時，即將被請求之資 料被儲存於非快速記憶體中。舉例來說，起始節點可以是 處理器、快取記憶體與隨機存取記憶體（RAM)，其中， RAM提供資料一非快取儲存的位置。 所主張之標的物協助多節點系統中之分散式快取相干 性的衝突排解。在一實施例中，衝突排解被解決於起始節 點處。在一態樣中，所主張之標的物協助衝突排解協定， 其針對通信於節點間之訊息的數量係有效率的。舉例來 說，節點可以被分類如下：源節點、起始節點及對等節 點。所主張之標的物描述用於源節點與起始節點的協定。 在一實施例中，所主張之標的物利用一對等節點協定，如 同針對相應用所討論的。在圖5中將討論用於源節點的演 算法。同樣地，在圖6中將討論用於起始節點的演算法。 請求訊息 以下的訊息爲來自請求節點之對資料/動作的請求。 埠讀取無效線（PRIL):此爲對資料段之拷貝的請求， 其中，使提供者節點的資料拷貝無效。此訊息也可被稱爲 ’’所有權的請求"。在一實施例中，PRIL是向包括起始節 點的所有節點廣播。 埠寫入線 （PWL):此訊息致使資料（例如，經修改的 快取線）被寫到記憶體’因此，是一'寫回線。此訊息也可 被稱爲”髒追還”。在一實施例中，PWL被送到起始節點。 (5) 1274998 回應訊息 以下的訊息爲從對等節點（亦即，非起始節點）到請求 節點之訊息，以回應於上述請求。 獨有資料（E-DΑΤΑ) —當送出回應的節點具有所請求 之資料的獨有拷貝時，此訊息爲（P RIL)的爲對請求回應。 在一實施例中，該節點將資料的獨有拷貝向前送到請求節 點。 傳送到起始節點的訊息 這些訊息係藉由對等節點而被傳送給到始節點。 無效狀態確認（I_ACK):當送出回應的節點具有所請 求之資料的無效拷貝或沒有所請求之資料的拷貝時，以此 訊息回應請求（PRIL及PWL)。 獨有狀態確認（E_ACK) ··當送出回應的節點具有所請 0 求之資料的獨有拷貝或沒有所請求之資料的拷貝時，以此 訊息回應請求（PRIL及PWL)。 資料已接收的確認（D A CK):此訊息是被請求節點送 到起始節點。 I一ACK —Conflict :此訊息指示所請求之快取線有一共 同待解決的請求。 來自起始節點的訊息 這些訊息係從起始節點被送至對等及/或請求節點。 -8- 1274998 • (6) ^ 獨有完成（E_CMP):因爲請求節點已經接收到獨有 資料’所以此訊息指不具有獨有快取狀態之S靑求卽點之請 求的完成。在一實施例中，起始節點在發出此訊息之後將 快取線去配置（de-al locate)。 無效資料完成（I_DATA —CMP):此訊息包含所請求之 資料即將被送到請求節點，並指示具有’’無效”快取狀態之 請求節點之PRIL請求的完成。 # 完成（CMP):此訊息被送到請求PWL的節點，以指 示經修改之資料寫回記憶體的完成。 I_CMP :此訊息被送到發生衝突狀況之兩個節點的其 中之一，以指示衝突線被去配置。 XFER —(NodelD):此訊息致使接收節點將資料轉移到 訊息中所指示的節點。當起始節點被告知衝突狀況時，起 始節點將此訊息送到請求資料之目前擁有者，要求資料的 目前擁有者將資料轉移到目標節點。如果起始節點決定未 解決的衝突請求是P RIL訊息，則送出X F RI訊息而不是 X F R訊息，意指當啓動資料轉移時，目前的擁有者必須使 快取線無效。 E 一 CMP —XFER(NodelD) ： E 一 CMP 一 XFER 爲係由 E一CMP與XFER訊息所構成的複合訊息。因此，此訊息指 不此事務是在起始節點處完成，並且也致使接收節點傳送 資料到訊息中所指示的節點。當起始節點被告知衝突狀況 時’起始節點將此訊息送到所請求之資料的目前擁有者， 要求資料的目前擁有者將資料轉移到目標節點。 (7) 1274998 至此，起始節點與請求節點間往來之訊息的討 束。 以下的討論係從多節點系統內之節點的觀點來予 供的。在-實施例中，_包含具有內部快取記憶體 部快取記憶體及/或外部記憶體的處理器。在另一實 中，節點爲與其它電子系統互連的電子系統（例如， 系統、可攜式裝置）。也可使用其它類型的節點組態 以下的例子中’在訊息之前的數字指示相對時間（以，， 頭的訊息是在以，，1 . 1 ”、”2”或”3 ”等開頭的訊息之前 出）。舉例來說，數字表示兩個節點之間大略的時 列。但是，此數字不能被用來決定不同節點對之間 序。例如，節點A與B之間的” 4 ”可能領先於節點c 之間的” 2 ”。而且，以虛線表示的訊息指示中按順序 order)起始通道。例如，中序起始通道可以是在一相 向上之相同的節點對之間，以確保來自請求節點之被 於來自相同請求節點之第二訊息之前的第一訊息係按 順序被接收（第一訊息能被接收節點接收到，而第二 隨後被接收節點接收到）。 圖1提供支援讀取事務之協定之槪念性舉例說明 施例。在此實施例中，複數個節點A、B及C被連接 始節點Η。很明顯地，所主張之標的物並不限於3 點，且可允許不同數量的節點。 在一態樣中，圖中描繪一讀取事務。節點的初始 如下。節點Α與Β具有資料的無效拷貝。反之，節

論結 以提 、外 施例 電腦 ，在 1，，開 被送 間序 的時 與D ;(i η -似方 送出 照該 訊息 的實 至起 個節 狀態 點C -10- (8) (8)1274998 具·有資料的獨有拷貝（此亦被描繪於圖中，做爲節點的第 〜狀態（I爲無效，E爲獨有）。 首先’請求節點A發出PRIL請求給節點B、C及起 始節點。在一實施例中，PRIL請求是以一按順序起始通 道而連通到起始節點。 接下來’節點C以E —DATA回應於節點A的PRIL請 求’並回以資料的獨有拷貝。同樣地，節點C以E_ACK ®應於起始節點，以指示節點C已向前傳送所請求之資料 的獨有拷貝。同時，節點B向前送出I_ACK，以指示其 具有所請求之資料的無效拷貝。 因此’因爲請求節點A已接收到獨有資料，所以起 始節點發出E __ C Μ P給節點a，以指示節點a對獨有資料 請求的完成。在一實施例中，起始節點在發出此訊息後將 快取線去配置。因此’起始節點根據接收自其他節點的訊 息來監督及控制讀取事務。 圖2 供支援易回競爭衝突之協定之槪念性舉例說明 的貝施例。在此貫5也例中，複數個節點A、B及C被連接 至起妃節點Η。很明顯地，所主張之標的物並不限於3個 節點，且可允許不同數量的節點。 在一態樣中，圖中描繪一寫回競爭衝突。節點的初始 狀態如下。節點Α與Β具有資料的無效拷貝。反之，節 點C具有資料之經修改的拷貝（此亦被描繪於圖中，做爲 節點的第一狀S?、（I爲無效，]y[爲經修改））。 首先，請求節點A發出pRIL請求給節點β、^及起 -11 - (9) (9)1274998 始節點。在一實施例中，PRIL請求是以一按順序起始通 道而被連通到起始節點。同時，節點C發出一 PWL請求 給起始節點，以便將經修改的資料寫回記憶體。在一實施 例中，P RI L請求是以一按順序起始通道而被連通到起始 節點。因此，由於A的修改資料請求與C的PWL(寫回） 請求相衝突，存在有寫回競爭衝突。在一實施例中，寫回 是在起始通道上送出，且在節點C處不會阻擋A的PRIL 請求。 接下來，節點C與B發出I_ACK訊息以回應A的 PRIL請求。I_ACK訊息被送到起始節點做爲A之PRIL 請求的回應，以指示它們具有所請求之資料的無效拷貝， 或是沒有所請求之資料的拷貝。 起始節點將解決此衝突。首先，起始節點在接收到來 自節點B及C的I_ACK訊息時，回應C的PWL請求及A 的PRIL請求。起始節點以CMP訊息回應給節點C，以指 示經修改之資料寫回記憶體的完成。此外，起始節點以 I_DATA_CMP訊息回應節點A，其包含所請求之資料並指 示A之PRIL請求的完成。 圖3提供支援兩個請求間，請求所有權之競爭衝突之 協定的槪念性舉例說明的實施例。例如，舉例說明中描繪 支援因在幾乎相同時間發出請求所導致之共用線衝突的協 定。首先，節點A傳送一 PRIL訊息給節點B、C及起始 節點240，以請求一資料區塊。在一實施例中，PRIL訊息 是經由按順序起始通道而被送到起始節點。在一短時間周 -12- 1274998 . do) - 期之後，或者甚至在同一時間，節點B將P RIL訊息送到 節點A、C及起始節點，請求相同的資料區塊。在一實施 例中，P RI L訊息是經由按順序起始通道而被送到起始節 點。 現在，有兩個競爭的P RIL訊息，一個來自節點A， 一個來自節點B。吾人先在此段中解釋對A之PRIL請求 的處理，在下段中再解釋對B之PRIL請求的處理。節點 ^ A和節點C兩者都將I_ACK_Conflict訊息送到起始節 點’以指示對所請求之快取線有一共同待解決的請求。 對於A的PRIL請求，節點C將E_Data訊息送到節 點A做爲對a之PRIL請求的回應，以指示節點C具有所 請求之資料的獨有拷貝。此外，在一實施例中，節點C將 資料的獨有拷貝向前傳送到A節點。同時，節點C將 E一ACK訊息送到起始節點，以指示它已將所請求之資料 的獨有拷貝向前傳送。在一實施例中，E_ACK訊息是經 由按順序起始通道而被送到起始節點。 對於B的PRIL請求，節點C將I —ACK訊息送到起 始節點，因爲節點C在將資料的獨有拷貝送到a節點之 後，使所請求的資料無效。 因此’起始節點由發出I —CMP訊息給節點B，以及 藉由發出E —CMP_XFER(B)訊息給節點a，以解決共同待 解決的PRIL請求。E_CMP —XFER(B)訊息致使接收節點 (節點A)將資料的獨有拷貝轉移到訊息中所指示的節點 (節點B )。當起始節點被告知衝突情況需要所請求之資 ~ 13 - (11) (11)1274998 料的目前擁有者將資料轉移到目標節點（在本例中爲節點 B)時’起始節點將E_CMP —XFER(B)訊息送到所請求之資 料的目前擁有者，在本例中爲節點A。 因此，節點A在接收到E —CMP —XFER(B)訊息後，藉 由將E —DATA訊息送到節點B而將資料的獨有拷貝轉移 到節點B。 圖4提供支援兩個請求間，請求所有權之延遲衝突之 協定的槪念性舉例說明的實施例。例如，節點A傳送一 P RIL訊息到節點B、C及起始節點，請求一資料區塊。如 果節點B在確認A之PRIL請求後發出一 PRIL請求，即 產生一延遲衝突。 首先，請求節點A發出一 PRIL請求給節點B、C及 起始節點。在一實施例中，PRIL訊息是經由按順序起始 通道而被連通起始節點。 接下來，節點C以E_ACK回應於A的PRIL及起始 節點，以指示節點C已向前傳送所請求之資料的獨有拷 貝。同時，節點B以I__ACK回應於A的PRIL，以指示其 具有所請求之資料的無效拷貝。 第三，節點B發出PRIL請求給節點B、C及起始節 點。在一實施例中，PRIL訊息是經由按順序起始通道而 被連通到起始節點。 第四，節點C以E_D ΑΤΑ回應於A的PRIL請求，此 外，節點C以I^Ack訊息回應於B的PRIL請求。同時， 節點A以I__Ack__Conflict訊息回應於B的PRIL到起始節 -14 - (12) (12)1274998 點。 第五，起始節點不管有衝突的事實仍將E _ C Μ P送到 節點Α。理想上，當偵測到衝突時，將XFER訊息與CMP 連結，就像圖3 —樣。但是這不會發生，因爲當起始節點 收集所有對A之PRIL請求的回應時，沒有出現衝突的指 示。衝突指示器I_Ack —Conflict ( A對B之PRIL的回 應）仍在途中，而且並未被起始節點所接收到。在此情況 中，節點A在接收到來自起始節點的E_CMP時，將一 DACK訊息送到起始節點，以指示節點A是快取線的所有 者，且因爲DACK是在按順序起始通道上被傳送，所以起 始節點錯過了衝突，且需要送出X f e r命令，其將推擠在 其前方的I_Ack_Conflict，而I一 Ack_Cnflict也是在相同 的起始通道上被傳送的。在一實施例中，D A C K訊息是以 按順序起始通道而被連通到起始節點。 因此，起始節點藉由先接收DACK，而後發出I_CMP 訊息給節點B，以及發出Xfer(B)訊息給節點A，以解決 兩請求者之間的延遲衝突。Xfer(B)訊息致使接收節點（節 點A )將資料的獨有拷貝轉移到訊息中所指示的節點（節點 B)。當起始節點被告知衝突情況需要所請求之資料的目前 擁有者將資料轉移到目標節點（在本例中爲節點B)時，起 始節點將X f e I· (B )訊息送到所請求之資料的目前擁有者， 在本例中爲節點A。因此，在接收到起始節點的Xfer(B) 訊息時’節點A以E _ D a t a訊息而將資料的獨有拷貝送到 節點B。 -15- (13) 1274998 圖5爲源節點演算法之方法的流程圖實施例。如先前 所討論的，節點可被分類如下··源節點、起始節點、及對 等節點。所主張之標的物描述在源節點處所使用的演算 法。在一實施例中，所主張之標的物使用對等節點協定， 女口同針對相關應用所討論的。 圖5描繪用於源節點演算法的方法。舉例來說，以下 的情況可致使斷定一 Dack訊息。 ® 在一實施例中，斷定D a c k的情況之一爲所請求的快 取線是在預定的狀態中，諸如向前傳送、獨有、或修改等 狀態，並偵測到至少一個衝突，且接收到完成而沒有轉移 (Xfr)訊息。 在另一實施例中，協定可被修改，俾使在衝突期間衝 突鏈中的每次事務，將被要求經過DACK階段。換言之， 圖3中的E_CMP —XFER將被己夂變成E 一 CMP 一 Conflict。在 接收到E_CMP__Conflict(衝突完成）時，節點 A將發出 0 DACK給起始節點。起始節點在接收到DACK之後，將會 發出XFER。這可以簡化硬體的實施，因爲其讓衝突處理 流程能夠相當類似於圖3及4。但是，所有衝突都使用 DACK，其將會稍微減緩衝突排解的速度。這通常不是問 題，因爲衝突不常發生。 在一實施例中，所有進來的請求都被阻擋在DACK的 斷定與DACK之CMP的接收之間。這協助起始節點決定 是否到達衝突鏈的終點。 在一實施例中，當接收到DACK的CMP或XFER，阻 -16- 1274998 - (14) * 擋情況被去除。該節點的行爲將會像對等節點一樣。 圖6爲起始節點演算法之方法的流程圖實施例。如先 前所討論的，節點可被分類如下：源節點、起始節點及對 等節點。所主張之標的物描述用於源節點及起始節點的協 定。在一實施例中，所主張之標的物是使用對等節點協 定’如同針對相關應用所討論的。 圖6描繪用於起始節點演算法的方法。舉例來說，起 ^ 始節點演算法可以被用來解決其它節點之間的衝突。 例如，在一實施例中，以下的條件/事件被用來收回 衝突。起始節點將收回（結束）衝突請求，並將衝突因子從 衝突鏈中移除，如果： 接收到所有的確認訊息，以及 接收到Xfer或向前傳送訊息，以及

Xfer被送出’或者該訊息爲衝突鏈中的最後一個訊 息。 — 替換地，在另一實施例中，以下的條件/事件被用來 收回衝突： 接收到所有的確認訊息，以及 所有的衝突都被找到，以及 衝突鏈中之待解決衝突不是轉移或向前傳送的目標， 以及

Xfer被送出，或者該訊息爲衝突鏈中的最後一個訊 息。 而且，起始節點演算法也監督及決定衝突訊息的格式 -17- (15) 1274998 • 與記錄。例如，來自一節點的衝突訊息可能只含有原始事 務的事務ID。替換地，在另一實施例中，來自一節點的 衝突訊息可能含有原始事務的事務ID與衝突事務的事務 ID。此兩個事務ID可以被用來建構一衝突鏈接表。由於 原始及衝突事務的ID兩者都出現，所以衝突鏈可被記錄 於兩事務之各自的記錄入口處。就像YAP(專利號碼？？？) 一樣，此協定需要一實質的記錄表，以儲存進行中的每一 B 個事務。當一請求抵達起始節點處時，起始節點可簡單地 查閱衝突鏈以找到所有的衝突，而不需要緩慢且浪費的位 址CAM。例如，圖2中從C到起始節點的ack被最佳 化成 I —Ack_Conflict。此 I_ A c k —C o nfl i c t 具有 A 的 PRIL 事務ID (原始的）及PWL事務ID (衝突因子）。當a的PRIL 抵達起始節點處，起始節點可以簡單地使用PWL的事務 ID，以取代緩慢且浪費的定址C A Μ搜尋，而P W L的事務 ID係記錄自I — Ack —Conflict，以尋找PWL記錄入口。 支援分散式快取記憶體相干性衝突排解的例示性系統 圖7爲節點之實施例的方塊圖。節點7 0 0係例舉有單 處理器、快取記憶體、記憶體控制器與記憶體；但是，在 一節點中可包括任何數目之任何這些組件。此外，節點內 還可包括附加及/或不同的組件（例如，匯流排橋接器）。 處理器7 1 0可以是習知技術中已知之任何類型的處理 器。在一實施例中，處理器7 1 0包括快取記憶體7 2 0。在 替換實施例中，快取記憶體7 20是在處理器7 1 0的外部， -18 - (16) 1274998 或者，處理器7 1 0的外部或內部還可包括附加的 體。 記憶體控制器7 3 0與快取記憶體720及記憶 連接。記憶體控制器7 3 0操作爲快取記憶體7 2 0 7 4 0之間的介面。在一實施例中，記憶體控制器 本文所描述的快取記憶體相干性協定來維持快取 干性。記憶體控制器7 3 0經由節點鏈結7 5 0而與 互動。在替換實施例中，如本文的描述，處理器 憶體控制器73 0互動，以保持快取記憶體相干性 器7 1 0經由替換的節點鏈結75 5而與其它節點互 在一實施例中，節點鏈結7 5 0包括用於每一 用介面，節點7 0 0與其互動。在替換實施例中， 7 5 0包括許多介面，其係與許多和節點7 0 0互動 同。在一實施例中，節點7 0 0與代表多個節點的 代理互動。 圖8爲多處理器系統的實施例。多處理器系 欲代表具有多個處理器的一列系統，例如電腦系 監視系統等等。替換的多處理器系統可包括更多 及/或不同的組件。在某些情況中，本文所描述 憶體管理技術可以被應用於單處理器及多處理器 處理器系統8 0 0可被組構而操作爲多節點系統。 多處理器系統8 0 0包括匯流排系統8 1 0或其 置以互通資訊。匯流排系統8 1 0可包括任何數目 及相關的互連電路，例如，匯流排橋接器。處理 快取記憶 體740相 與記憶體 7 3 0按照 記憶體相 其它節點 7 1 〇與記 ，且處理 動。 節點的專 節點鏈結 之節點不 一或多個 統8 00意 統、即時 或更少， 的快取記 系統。多 它通信裝 的匯流排 器82 0係 -19: (17) (17)

1274998 與匯流排系統8 1 0相連接以處理資訊。處理器8 2 Ο · 快取記憶體822，例如，〇階（LO)的快取記憶體，J 取記憶體控制器824。在一實施例中，處理器820」 取記憶體82 5相連接，其可以爲任何類型的快取記j 在替換實施例中，快取記憶體8 2 5可與匯流排系統 連接。其它類型的處理器-快取記憶體組態也都可使 在一實施例中，快取記憶體控制器824係經由1 億體介面828而與快取記憶體822相連接，其可以j 例來說，處理器820內部的匯流排。快取記憶體控f 經由快取記憶體介面826而與快取記憶體825相連3 提供處理器820與外部快取記憶體之間的介面。 多處理器系統800另包括具有快取記憶體8 3 2 J 記憶體控制器8 3 4的處理器8 3 0。快取記憶體控制彳 係經由快取記憶體介面8 3 8而與快取記憶體8 3 2相$ 同樣地，快取記憶體控制器8 3 4係經由快取記憶體 8 3 6而與快取記憶體8 3 5相連接。在一實施例中，快 億體8 3 5與處理器83 0相連接。 雖然多處理器系統8 0 0係例舉有兩個處理器，但 理器系統8 0 0可包括任何數目的處理器及/或協同 器。多處理器系統8 0 0另包括與匯流排系統8 1 0相連 g己憶體系統8 4 0。記憶體系統8 4 0在適當的場合可包 態（例如，隨機存取記億體）及靜態（例如，唯讀記憶 C D - R 〇 Μ、碟片儲存、快閃記憶體）記憶體裝置的任意 及相關的裝置。記憶體系統8 4 0的記憶體裝置被用來 1*包括 (及快 i與快 體。 :10相 目。 !:取記 卜舉 1器係 h苴 :快取 "34 丨接。 :介面 :取記 .多處 .處理 接的 括動 體、 組合 儲存 -20- (18) 1274998 .由多處理器系統8 00之處理器所執行之資訊及指令。在處 理器執行指令期間，記憶體系統840也可被用來儲存暫時 性的變數或其它中間資訊。 指令可從靜態或遠端儲存裝置（諸如磁碟片、唯讀記 億體（ROM)積體電路、CD-ROM、DVD)經由遠端連接（可 以是有線或無線連接等）而被提供給記億體系統840。在 替換實施例中，可用固定線路電路來取代軟體指令’或者 瞻固定線路電路可以與軟體指令相結合。因此，序列指令的 執行並不限於固定線路電路與軟體指令之任何特定的組 合。 多處理器系統8 0 0另包括網路介面8 5 0，以提供對網 路的存取，諸如區域網路及/或網際網路。網路介面8 5 0 能夠提供無線及/或有線的網路介面，其可包括與遠端電 子可存取媒體間之指令的往來通信。電子可存取媒體包括 提供（亦即，儲存及/或傳送）可被電子裝置（例如，電 ^ 腦、個人數位助理、蜂巢式電話）讀取之形式的內容（例 如，電腦可執行指令）的任何機構。 舉例來說，機器可存取媒體包括唯讀記億體（ROM)、 隨機存取記憶體（RAM)、磁碟片儲存媒體、光學儲存媒 體、快閃記憶體裝置；電氣、光學、聲學或其它型式之傳 播信號（例如載波、紅外線信號、數位信號）。 多處理器系統8 0 0可包括顯示裝置8 6 0，諸如陰極射 線管（CRT)或液晶顯示器（LCD)，以顯示資訊。輸入裝置 8 7 0包括，例如具有文數字及其它鍵的鍵盤，典型上係連 - 21 - (19) (19)1274998 接至匯流排810，以選擇性地與處理器82 〇及/或8 3 〇通信 資訊及命令選擇。其它類型的使用者輸入裝置爲游標控制 裝置’諸如滑鼠、軌跡球、或游標方向鍵，以選擇性地與 處理器8 2 0及8 3 0通信方向資訊及命令選擇，及控制游標 在顯示裝置8 6 0上的移動。 本說明書中參考的’’ 一個實施例”或”一實施例”意指在 本發明之至少一個實施例中所包含之關於該實施例所描述 的特定特徵、結構或特性。本說明書中各處出現的”在一 實施例中” 一語，不需將其全部視爲相同的實施例。 在上述的說明書中，本發明已參照其特定的實施例來 加以描述。但是，很明顯地，另外可做各種的修改與變 化’而不會偏離本發明之較廣義的精神與範圍。因此，說 明書及圖式可視爲說明而無限制意味。 【圖式簡單說明】 本發明係經由C實例來予以舉例說明，但這些實例並 非限制的，在所附圖式的各圖中，相同的參考編號代表相 同的元件。 圖1提供支援讀取事務之協定之槪念性舉例說明的實 施例。 圖2提供支援寫回競爭衝突之協定的槪念性舉例說明 的實施例。 圖3提供支援兩個請求間，請求所有權之競爭衝突之 協定的槪念性說明的實施例。 -22- 1274998 • (20) • 圖4提供支援兩個請求間，請求所有權之延遲衝突之 協定的槪念性舉例說明的實施例。 圖5係用於源節點演算法之方法的流程圖的實施例。 圖6係用於起始節點演算法之方法的流程圖的實施 例。 圖7係節點之實施例的方塊圖。 圖8係多處理器系統的實施例。 【主要元件符號說明】 700 節 點 7 10 處 理 器 720 快 取 記 憶 體 730 記 憶 體 控 制 器 740 記 憶 體 750 節 點 鏈 結 755 節 點 鏈 結 800 多 處 理 器 系 統 8 10 匯 流 排 系 統 820 處 理 器 822 快 取 記 憶 體 824 快 取 記 憶 體 控 制器 825 快 取 記 憶 體 826 快 取 記 憶 體 介 面 828 快 取 記 憶 體 介 面 -23- 1274998 (21) 832 快 取 記 憶 體 834 快 取 記 憶 體 控 制器 830 處 理 器 83 6 快 取 記 憶 體 介 面 83 8 快 取 記 憶 體 介 面 835 快 取 記 憶 體 840 記 憶 體 系 統 850 網 路 介 面 860 顯 示 裝 置 870 輸 入 裝 置 -24

Claims (1)

1274998 - (1) . 十、申請專利範圍 1. 一種用於記憶體相干性之方法，包含： 在多節點系統中，將對資料區塊之拷貝的請求彳足胃_ 對等節點傳送給多個節點； 將資料區塊的拷貝從第二對等節點傳送給第—對等_ 點，並傳送一確認給起始節點；以及 從起始節點傳送完成訊息給第一節點，以指+ ·+* a· μ 了日Τρ;來自第 一對等節點的請求之完成。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中，阶％次r N ^ 將封資料 區塊之拷貝的請求從第一對等節點傳送給多個節點包含^ 第一對等節點經由按順序起始通道傳送給起始節s占。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中，從第二對 等節點傳送給第一對等節點之資料區塊的拷貝爲裔料區塊^ 的獨有拷貝。 4· 一種用於記憶體相干性之方法，包含以下步驟： ® 在多節點系統中，將對資料區塊之拷貝的請求從第_ 對等節點傳送給多個節點； 將資料區塊的拷貝從第二對等節點傳送給第一對等節 點，並傳送一確認給起始節點；以及 從起始節點傳送完成訊息給第一節點，以指示來自第 一對等節點的請求之完成，並將與資料區塊之拷貝相關的 快取線去配置。 5·如申請專利範圍第4項的方法，其中，將對資料 區塊之拷貝的請求從第一對等節點傳送給多個節點包含從 >25- 1274998 • (2) ’ 第〜對等節點經由按順序起始通道傳送給起始節點。 6 ·如申請專利範圍第4項的方法，其中，從第二對 等節點傳送給第一對等節點之資料區塊的拷貝爲資料區塊 的獨有拷貝。 7 · —種用以支援分散式快取記憶體相干性衝突排解 之系統，包含·· 複數個封等卽點’係連接至起始節點，由快取記憶體 相干性協定所監督，而快取記憶體相干性協定係至少部分 根據藉由起始節點來解決複數個對等節點間的衝突，如果 發生以下情況： 接收到所有複數個確認訊息，以及 接收到一轉移（Xfer)訊息或向前傳送訊息，及 轉移（Xfer)訊息被送出，或該訊息爲衝突鏈中的最後 一個訊息； 貝(1，起始節點收回衝突的請求，並從衝突鏈中移除衝 _突因子。 8 .如申請專利範圍第7項的系統，另包含如果發生 以下情況： 接收到所有複數個確認訊息，及 所有複數個衝突都被找到，以及 衝突鏈中複數個待解決的衝突不是轉移或向前傳送的 目標，以及 轉移（Xfer)訊息被送出，或該訊息爲衝突鏈中的最後 一個訊息； -26- (3) (3)1274998 則，起始節點收回衝突的請求，並從衝突鏈中移除衝 突算子。 9.如申請專利範圍第7項的系統，其中，該衝突訊 息僅含有原始事務的事務ID。 10·如申請專利範圍第7項的系統，其中，該衝突訊 息含有原始事務的事務ID以及衝突事務的事務id。 11· 一種用以支援分散式快取記憶體相干性衝突排解 之系統，包含： 至少一連接至複數個對等節點的源節點，複數個對等 節點連接至起始節點，由快取記憶體相干性協定所監督， 快取記憶體相干性協定至少部分根據藉由起始節點來解決 複數個封寺自卩點間的衝突’源節點請求至少一快取線的拷 貝，如果發生以下情況： 如果快取線爲在向前傳送、獨有或修改狀態其中之一 的快取線，並偵測到至少一個衝突，且接收到完成而沒有 接收到轉移（Xfr)訊息； 則，源節點斷定資料確認訊息。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項的系統，其中，該快取 記憶體相干性協定協助在衝突期間，衝突鏈中的每一個事 務啓動一資料確認循環。 1 3 ·如申請專利範圍第〗2項的系統，其中，該資料 確認循環包含將 E_CMP —XFER 訊息變換成 E —CMP_Conflict 訊息。 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項的系統，另包含如果發 -27- (4) (4)1274998 生以下情況： 所有進來的請求都被阻擋在資料確認訊息之斷定與資 料訊息之完成的接收之間； 則，源節點斷定一資料確認訊息。 ]5 . —種用以解決寫回競爭衝突的方法，包含： 在多節點系統中’將封資料區塊之拷貝的請求從第一 對等節點傳送給多個節點； 將經修改之資料區塊之拷貝的快取線（寫回線）被寫入 g己憶體中的請求，從第二對等節點傳送給起始節點；以及 在起始節點處解決第一對等節點與第二對等節點間的 寫回競爭衝突 。 1 6.如申請專利範圍第1 5項的方法，其中，從第二 k寸等自卩點到起始卽點的易回目靑求係經由中序起始通道來予 以傳送的。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項的方法，其中，第二對 等節點及第三對等節點產生I — ACK訊息，以回應第一節 點的請求。 18·如申請專利範圍第1 5項的方法，其中，解決寫 回競爭衝突包含起始節點將藉由以下步驟來解決彳厨^ ·· 以完成CMP訊息回應給第一對等節點，而完成CMP 訊息指示經修改之資料寫回記憶體之完成；以及 以I —DATA-CMP訊息回應第一對等節點，而 I〜DATA_CMP訊息包括資料區塊之拷貝及指示來自第一對 等節點之請求的完成。 -28- (5) 1274998 ί9· V種爲兩實質上同時發生之請求之所有權的請求 解決競^孝衝突的方法，包含： 在多節點系統中，將對資料區塊之拷貝的請求從第一 對等節點傳送給多個節點； 在多節點系統中’將對相同資料區塊之拷貝的請求從 第二對等節點傳送給多個節點； 在起始節點處解決第一對等節點與第二對等節點之 間的競爭衝突。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項的方法，其中，從第一

對等節點到起始節點的請求係經由按順序起始 通道 來予以傳送的。 2 1·如申請專利範圍第丨5項的方法，其中，該解決 競爭衝突包含起始節點將藉由以下步驟來解決衝突：

在起始節點處接收來自第一及第二對等節點的 一ACK —Conflict訊息，以指示所請求之快取線有一共同待 解決的請求；以及 ^ - …心，丨、口來一對寺節點， 曰π弟二對等節點具有所請求資料的獨有拷目，且第三 對=點將資料的獨有拷貝向前傳送給第—對等節點；第 二Γ嶋E—ACK訊息給起始節點，以指示其已將 Bra、之貝料的獨有拷貝向前傳送給第一對等節點； 一從第三對等節點送出LACK訊息給起始節里’ 應桌二對等節g纟的^ 以回 〜 因其在送出資料的獨有拷貝給第 ¥、寺lp點之後’已使所請求的資料無效；以及 ” -29- (6) 1274998 經由起始節點發出I_CMP訊息 出 E — CMP —XFER(第二節點1D)訊息; 決競爭衝突；E_CMP_XFER(第二節點 等節點將資料的獨有拷貝轉移到第二: '第二對等節點及發 第一對等節點來解 ID)訊息致使第一對 等節點。

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