微结构级缓存一致性协议的模型检测

高速缓存一致性协议是弥补多处理机计算机系统中处理机和存储器速度差距的有效方法。随着片上多处理机(Chip Multi-Processor)或多核处理机(Multi-core Processor)结构的出现，一些适合于新的计算机体系结构的缓存一致性协议相继提出，这些协议结合了监听协议和目录协议的优点，同时变得更加复杂。传统的验证方法如仿真和测试方法已经逐渐不能完全满足工业界的要求。如何验证这些更加复杂的协议是面向计算机学术界与工业界的新挑战。 模型检测是一种形式化方法，这种方法为对并发系统的性质自动进行验证开辟了一条新的途径。模型检测已被应用于计算机软硬件、通信协议、控制系统、安全认证协议等方面的分析与验证中，取得了令人瞩目的成功。缓存一致性协议验证则是模型检测方法的最早的工业应用之一。使用模型检测方法验证缓存一致性协议一直是学术界和工业界关注的热点。 目前用于模型检测研究的大多数缓存一致性协议都是在结构级进行描述和验证的，微结构级缓存一致性协议的模型检测相对传统方法能够描述更多的协议细节。加入了处理器，各级缓存和内存之间的消息类型，消息队列和控制功能等方面的处理，能够模拟处理器的存储系统更多的细节，能够对指导芯片设计起到更大的作用。在研究过程中对MESIF缓存一致性协议和龙芯3号处理器存储系统所使用的高速缓存一致性协议进行了微结构级建模，并做了基本的一致性验证，证明了方法的可行性。