Spartinančiosios atmintinės darna

Apibrėžimas

Nuoseklumas apibrėžia skaitymo ir rašymo į tą pačią atminties vietą elgseną. Spartinančiosios atmintinės yra nuoseklios, jei tenkinamos visos toliau nurodytos sąlygos:

1. Kai procesorius P skaito vietą X, po to, kai į tą vietą įrašė, P turi gauti vertę, kurią įrašė, jei joks kitas procesorius į tą vietą neįrašė kitos vertės. Tai galioja ir monoprocesorinėms sistemoms, vadinasi, atmintis gali išlaikyti įrašytą reikšmę.
2. Tarkime, kad yra du procesoriai, P₁ ir P₂, ir P₁ parašė reikšmę X₁, o po to P ₂parašė reikšmę X₂, jei P ₁skaito reikšmę, jis turi gauti P₂ parašytą reikšmę X₂, o ne savo parašytą reikšmę X₁, jei tarp jų nėra kitų įrašų. Tai reiškia, kad atminties vaizdas yra nuoseklus. Jei procesoriai gali perskaityti tą pačią seną reikšmę po P₂ atlikto įrašo, atmintis nebūtų koherentinė.
3. Vienu metu į tam tikrą atminties vietą galima įrašyti tik vieną kartą. Jei yra keli įrašai, jie turi būti atliekami vienas po kito. Kitaip tariant, jei vieta X gavo dvi skirtingas reikšmes A ir B, tokia tvarka, bet kurių dviejų procesorių, procesoriai niekada negali perskaityti vietos X kaip B, o paskui perskaityti kaip A. Vieta X turi būti matoma su reikšmėmis A ir B tokia tvarka.

Šios sąlygos apibrėžtos darant prielaidą, kad skaitymo ir rašymo operacijos atliekamos akimirksniu. Tačiau kompiuterių techninėje įrangoje taip nebūna dėl atminties vėlavimo ir kitų architektūros aspektų. Procesoriaus X atlikto įrašymo gali nepastebėti procesoriaus Y atliktas skaitymas, jei skaitymas atliekamas per labai trumpą laiką po to, kai buvo atliktas įrašymas. Atminties nuoseklumo modelis apibrėžia, kada įrašyta reikšmė turi būti matoma po to kitų procesorių atliktoje skaitymo instrukcijoje.

Spartinančiosios atmintinės koherentiškumo mechanizmai

• Katalogais pagrįsti darnos mechanizmai palaiko centrinį talpyklos blokų katalogą.

• "Snooping" yra procesas, kurio metu kiekviena talpykla stebi adresų eilutes, ar nėra kreipimųsi į jos talpykloje esančias atminties vietas. Kai pastebima rašymo operacija į vietą, kurios kopiją turi spartinančioji atmintinė, spartinančiosios atmintinės valdiklis anuliuoja savo stebimos atminties vietos kopiją.

• "Snarfing" - tai kai spartinančiosios atmintinės valdiklis stebi ir adresą, ir duomenis, bandydamas atnaujinti savo atminties vietos kopiją, kai antrasis valdiklis keičia vietą pagrindinėje atmintyje.

Paskirstytosios bendrosios atminties sistemos imituoja šiuos mechanizmus, kad galėtų palaikyti nuoseklumą tarp atminties blokų laisvai susietose sistemose.

Paprastai tiriami du dažniausiai pasitaikantys darnos tipai: "Snooping" ir "Directory-based". Kiekvienas jų turi savų privalumų ir trūkumų. Snooping protokolai paprastai būna greitesni, jei yra pakankamas duomenų srauto pralaidumas, nes visi sandoriai yra užklausa ir atsakymas, kuriuos mato visi procesoriai. Trūkumas yra tas, kad šnipinėjimas nėra keičiamo mastelio. Kiekviena užklausa turi būti perduodama visiems sistemos mazgams. Didėjant sistemai, turi didėti (loginės arba fizinės) magistralės dydis ir jos teikiamas pralaidumas. Kita vertus, katalogai paprastai turi ilgesnį uždelsimo laiką (kai užklausa/perdavimas/atsakymas vyksta per 3 šuolius), tačiau naudoja daug mažiau pralaidumo, nes pranešimai siunčiami iš taško į tašką, o ne transliuojami. Dėl šios priežasties daugelyje didesnių sistemų (>64 procesoriai) naudojamas šis talpyklos suderinamumo tipas.