Flashcards
3.3.7 Computersysteme II, Cache Kohärenzprotokolle
Cards in this deck (40)
- 1Wofür werden Cache-Kohärenzprotokolle benötigt?Um zu gewährleisten, dass eine Komponente, die ein Datum anfragt, immer das aktuelle Datum erhält, wenn dieses an mehreren Stellen der Architektur verwendet wird
(z.B. bei Multicore-Prozessoren) - 2Wann ist ein System (von Hauptspeicher und Caches) "konsistent"?wenn alle Kopien eines Speicherworts im Hauptspeicher und den verschiedenen Cache-Speichern immer identisch sind.
- 3Wann spricht man von "Cache-Kohärenz"?wenn ein Lesezugriff immer den Wert des zeitlich letzten Schreibzugriffs auf das entsprechende Speicherwort liefert.
- 4Was bedeutet "Kohärenz" im Allgemeinen?diese bezeichnet das korrekte Voranschreiten des Systemzustands durch ein abgestimmtes Zusammenwirken der Einzelzustände
- 5Was ist i.d.R. schwieriger zu realisieren die Cache-Konsistenz oder Cache-Kohärenz?Die Cache-Kohärenz, weil stets alle Komponenten aktualisiert werden müssten
- 6Warum ist eine 100%ige Cache-Konsistenz in der Realität nicht möglich?Weil der Hauptspeicher
(im Vergleich zum Cache)
zu lange braucht um aktualisiert zu werden - 7Welche zwei grundsätzlichen Verfahren/Protokolle gibt es, um die Cache-Kohärenz sicherzustellen?das Write-update-Protokoll
und
das Write-invalidate-Protokoll - 8Wie funktioniert grds. das "Write-update"-Cachekohärenzprotokoll?Wird eine Kopie in einem Cache-Speicher verändert, müssen alle Kopien aktualisiert werden.
- 9Bis wann sollte die Änderung beim Write-Update-Protokoll spätestens erfolgen?spätestens bei einem erneuten Zugriff
- 10Wie funktioniert grds. das "write-invalidate"-Protokoll?Dabei werden alle Kopien in anderen Cache-Speichern als ungültig markiert, bevor eine Veränderung stattfindet.
- 11Welches Cache-Kohärenz-Protokoll kommt grundsätzlich bei heutigen Multiprozessorsystemen zum Einsatz?Das "write-invalidate"-Protokoll
- 12Zu welchem Cache-Kohärenz-Protokoll zählt das sogenannte MESI-Protokoll?zu den write-invalidate-Protokollen
- 13Für was steht "MESI" beim MESI-Protokoll?Modified, Exclusive, Shared, Invalid
- 14Was versteht man unter dem sogenannten "Busschnüffeln" (bus snooping)?Dadurch können Prozessoren, die über einen Systembus an einen gemeinsamen Hauptspeicher angeschlossen sind, erkennen, wenn ein anderer Prozessor auf den Speicher zugreift
- 15Inwiefern wird das Bus snooping für das MESI-Protokoll benötigt?Die beim snooping festgestellten Adressen werden mit den lokalen Cache-Speichern verglichen und der Status (MESI-Bits) wird dann aktualisiert, wenn ein Treffer vorliegt
- 16Welche zwei Möglichkeiten gibt es, wenn ein Prozessor beim Busschnüffeln eine Übereinstimmung der Adresse mit dem lokalen Cache-Inhalt feststellt?- lokale Cache-Zeile auf ungültig setzen (Schreibzugriff, V-Bit)
- Bus übernehmen
(Lese -oder Schreibzugriff) - 17Unter welcher Bedingung kann eine Cache-Zeile als Reaktion auf eine festgestellte Übereinstimmung beim Bus Snooping als ungültig erklärt werden?wenn diese bis dahin nur gelesen wurde
- 18Wie làuft die Übernahme des Busses als Reaktion auf eine Übereinstimmung beim Bus Snooping ab?die Bustransaktion des anderen Prozessors wird unterbrochen und der Bus wird übernommen, um die betroffene Cache-Line in den Speicher zu schreiben. Danach wird die ursprüngliche Bustransaktion erneut ausgeführt.
- 19Unter welcher Vorraussetzung erfolgt die Unterbrechung und Übernahme des Busses als Reaktion auf einen Treffer beim Busschnüffeln?Nur wenn der lokale Cache-Inhalt bereits verändert wurde
- 20Welche vier Zustände kann eine Cache-Zeile beim MESI-Protokoll haben?Exclusive modified (M),
Exclusive unmodified (E),
Shared unmodied (S),
Invalid (I) - 21Wann ist eine Cache-Zeile nach dem MESI-Protokoll im Zustand "exclusive modified" (M)?Wenn durch einen Schreibzugriff die lokale Kopie der Cache-Zeile verändert wurde
und sich ausschließlich in
diesem Cache-Speicher befindet - 22Wann ist eine Cache-Zeile nach dem MESI-Protokoll im Zustand "exclusive-unmodified" (E)?Wenn sich die Cache-Zeile ausschließlich im lokalen Cache-Speicher befindet, allerdings bisher nicht verändert wurde
- 23Wann ist eine Cache-Zeile nach dem MESI-Protokoll im Zustand "shared unmodified" (S) ?Wenn sich mehrere unveränderte Kopien der Cache-Zeile in unterschiedlichen Cache-Speichern befinden
- 24Wann ist eine Cache-Zeile nach dem MESI-Protokoll im Zustand "Invalid" (I) ?..
- 25In welche zwei Zustände kann ein Cache-Zeile bei einem Lesevorgang gemäß MESI-Protokoll übergehen, wenn sie sich gerade im Zustand "invalid" befindet?- Übergang zu "exclusive unmodified"
- Übergang zu "shared unmodified" - 26Wann bzw. wie erfolgt bei einem Lesezugriff der Übergang vom Zustand "invalid" zum Zustand "exclusive unmodified" gemäß MESI-Protokoll?Wenn die Cache-Zeile in keinem anderen Cache enthalten ist. Die Cache-Zeile wird geladen↑ .
- 27Wann erfolgt bei einem Lesezugriff gem. MESI-Protokoll der Übergang vom Zustand "invalid" zum Zustand "shared unmodified"?Wenn:
(1) Die Cache-Zeile in einem anderen Cache modifiziert (M) oder
(2) in einem oder mehreren Cache-Speichern unverändert (S)
vorhanden ist - 28Wie erfolgt gem. MESI-Protokoll der Übergang vom Zustand "invalid" zum Zustand "shared unmodified", wenn die Zeile bereits in einem anderen Cache-Speicher modifiziert vorhanden ist?über Busschnüffeln wird der Zugriff auf die Adresse erkannt und die aktuelle Version der Cache-Zeile bereitgestellt
- 29Wie erfolgt bei einem Lesezugriff der Übergang von "invalid" zu "shared unmodified", wenn die Cache-Zeile bereits in einem oder mehreren Caches unverändert vorliegt?Da die Cache-Zeile im Hauptspeicher im aktuell gültigen Zustand enthalten ist, wird sie einfach geladen.
- 30In welchen Zustand wechselt eine Cache-Zeile, die im Zustand "invalid" ist bei einem Schreibzugriff auf diese Zeile?In den Zustand "E", exclusive modified.
Die Cache-Zeile wird zum Zwecke der Änderung in den Cache-Speicher geladen (lesen). - 31Wie reagieren die anderen Prozessoren (nach MESI), wenn sie über Bus-Snooping die Änderung einer Cache-Zeile von "I" (invalid) auf "E"(exclusiv) registrieren?Sie setzen die ggf. existierende eigene Kopie auf "I", invalid.
Wurde die Cache-Zeile in einem anderen Cache modiziert, wird die Bustransaktion unterbrochen, und der aktuellen Inhalt bereitgestellt - 32Welche zwei Übergänge sind bei einem "snoop hit" möglich, wenn eine Cache-Zeile im Zustand "S" (shared unmodified) ist?- bei lesendem Zugriff: Verbleib in Zustand "S" (shared unmodified)
- bei Schreibzugriff bzw. Lesen zum Zwecke der Änderung: Übergang zu "I" (invalid) - 33Eine Cache-Zeile ist im Zustand "S" (shared) und es erfolgt ein Lesezugriff auf diese Zeile im lokalen Cache. Zu welchem Zustand muss die Zeile gem. MESI-Protokoll wechseln?Die Zeile verbleibt im Zustand
"S" (shared unmodified) - 34Welcher Übergang muss nach dem MESI-Protokoll vollzogen werden, wenn ein Schreibzugriff auf eine Cache-Zeile im lokalen Cache mit Zustand "S" erfolgt?Ein Übergang zu
"M" (exclusive modified M).
Kopien in anderen Caches müssen als ungültig markiert werden. - 35Eine Cache-Zeile liegt lokal im Zustand "E" (exclusive modified) vor. Zu welchen Zustand wechselt die Zeile nach dem MESI-Protokoll, wenn über einen "snoop hit" ein lesender Zugriff erkannt wurde?In den Zustand
"S" (shared unmodified). - 36Eine Cache-Zeile ist im Zustand "E" (exclusive unmodified), und es wird über bussnooping ein Schreibzugriff eines anderen Prozessors erkannt. In welchen Zustand muss die Zeile nach dem MESI-Protokoll übergehen?In den Zustand "I", invalid.
- 37Eine Cache-Zeile liegt im Zustand "E", exclusive unmodified vor, und die Zeile wird im lokalen Cache durch einen Schreibzugriff verändert. In welchen Zustand wechselt die Zeile damit nach dem MESI-Protokoll?In den Zustand "M",
(exclusive modified) - 38Eine Cache-Zeile hat den aktuellen Zustand exclusive modified (M). Über Busschnüffeln wird ein Lesezugriff erkannt. Wie wird nach dem MESI-Protokoll weiter verfahren?Übergang in Zustand "S"
(shared unmodified), dazu wird die Bustransaktion unterbrochen und die Cache-Zeile in aktualisierter Form zurückgeschrieben - 39Eine Cache-Zeile hat den aktuellen Zustand "M" (exclusive modified) Über Bus snooping wird ein Schreibzugriff erkannt. Wie wird nach dem MESI-Protokoll weiter verfahren?Es erfolgt ein Übergang in den Zustand "I" (invalid).
- 40Eine Cache-Zeile hat den aktuellen Zustand "exclusive modified" (M). In welchen Zustand geht die Zeile nach dem MESI-Protokoll über, für den Fall, dass der betrachtete Prozessor selbst die Cache-Zeile erneut liest oder schreibt?Die Zeile bleibt im Zustand
"M" (exclusive modified)
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- Informatik (Computersysteme II) Flashcards on 3.3.7 Computersysteme II, Cache Kohärenzprotokolle, created by David Bratschke on 07/02/2018.
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- David Bratschke
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