多核互联与一致性协议

📚 共计 30 章节

多核处理器概述

从单核到多核的演进 · 同构/异构架构 · 功耗/带宽/一致性挑战

演进分类挑战

片上互联网络基础

总线/环形/网格/交叉开关 · 路由算法 · 流控机制

拓扑路由流控

总线协议详解

AHB/AXI特性 · 仲裁机制 · 事务类型 · 性能分析

片上网络（NoC）架构

NoC基本概念 · 路由节点 · 网络接口 · NoC vs 总线

NoC节点对比

缓存一致性基础

为什么需要一致性 · 问题示例 · 监听式/目录式分类

一致性监听目录

MESI协议详解

MESI状态机 · 状态转换 · 总线嗅探 · 协议示例

MESI状态机嗅探

MOESI与MESIF协议

MOESI状态扩展 · MESIF (Intel QPI) · 协议对比

目录式一致性协议

目录结构 · 目录状态 · 协议流程 · 优缺点

目录状态流程

一致性协议优化

写缓冲/写合并 · 流量优化 · 预取 · 性能调优

优化写缓冲预取

内存一致性模型

顺序一致性(SC) · TSO · 弱一致性(WC) · 模型对比

SCTSO弱一致性

多核存储层次

私有/共享缓存 · 层级设计 · 替换策略 · 预取技术

缓存替换预取

互联网络性能分析

延迟/带宽 · 负载/拥塞 · 虫洞/存储转发 · 模拟工具

性能虫洞模拟

死锁与活锁

死锁条件 · 虚通道/有序资源 · 活锁与饥饿

死锁虚通道活锁

虚拟通道技术

虚拟通道原理 · 分配 · 死锁避免 · 实现

虚通道分配死锁

路由算法详解

确定性/维序路由 · 自适应路由 · 无死锁 · 实现

路由自适应无死锁

多核中断管理

APIC/GIC架构 · 中断路由 · 亲和性 · 负载均衡

多核同步机制

自旋锁/读写锁/RCU · 原子操作 · 内存屏障 · 优化

锁原子屏障

缓存一致性验证

验证方法学 · 随机测试 · 形式化验证 · 调试

验证形式化调试

多核调试与性能分析

硬件计数器 · perf/VTune · 常见性能瓶颈

perfVTune瓶颈

ARM AMBA一致性扩展

ACE协议 · CHI协议 · ACE vs CHI · ARM实现

Intel QPI/UPI协议

QPI架构 · 协议细节 · UPI改进 · 多路互联

CCIX与CXL协议

CCIX概述 · CXL.io/mem/cache · 应用场景

GPU与CPU一致性

GPU内存模型 · 缓存一致性 · 统一内存 · 异构挑战

GPU统一内存异构

多核功耗管理

DVFS · 功耗门控 · 缓存功耗 · 互联功耗

DVFS门控功耗

多核安全与隔离

缓存侧信道(Meltdown/Spectre) · 安全隔离 · 可信执行

安全侧信道TEE

多核实时系统

实时调度 · 缓存锁定 · 一致性影响 · 实时设计

实时锁定调度

多核虚拟化

CPU/内存/IO虚拟化 · 虚拟化对一致性影响

大规模多核系统

众核架构 · Tile架构 · NoC大规模设计

多核互联前沿技术

光互联 · 无线互联 · 3D堆叠 · 存算一体

光互联3D存算

课程总结与项目实践

多核系统设计流程 · 一致性协议选择 · 综合项目

项目模拟器设计