多处理机与并发技术：缓存一致性、同步原语解析

"多处理机相关的专业知识点涵盖了迁移、复制、写串行化等多处理器系统中的关键概念，以及同步机制如栅栏同步、旋转锁和SMT技术。此外，还涉及了MIMD计算机的存储器系统结构，特别是集中式共享存储器架构及其扩展性问题。" 本文档详细阐述了多处理机系统中的重要概念和技术，这些知识点对于理解和设计高性能计算系统至关重要。首先，介绍了多处理机中数据管理的关键策略，如迁移和复制，它们用于优化共享数据的访问效率。迁移是指将远程数据复制到本地缓存，以减少通信延迟；复制则是为多个处理器在本地缓存中保存数据副本，避免频繁的跨处理器通信。 接着，提到了写串行化，这是一种确保多处理器系统中写操作顺序一致性的机制，保证每个处理器看到的写操作顺序是相同的。一致性缺失是指处理器间为了保持缓存一致性进行通信时产生的开销。Home节点、本地节点和远程节点的概念则涉及了多处理器间的通信路径，其中Home节点存储特定存储单元及其目录项，本地节点是发起访问请求的处理器，远程节点则拥有被访问的存储块副本。 进一步讨论了同步机制，栅栏同步是一种同步手段，所有进程必须到达栅栏点才能继续执行，以达到同步效果。旋转锁是一种简单但有效的锁机制，处理器会持续尝试获取锁。同时多线程（SMT）允许在同一时钟周期内执行多个指令，提高了处理器的利用率。 同步原语是构建同步操作的基础，对于多处理器环境中的并发控制至关重要。此外，文档还介绍了MIMD（Multiple Instruction Multiple Data）计算机的分类，特别是集中式共享存储器架构，这种架构在多处理器系统中提供对称的内存访问，但扩展性较差。 最后，简要回顾了计算机体系结构的基础知识，如微处理器技术对性能的影响、功耗因素、服务器的关键特征、响应时间和吞吐量的定义，以及冯诺依曼结构的核心要素和程序的局部性原理，这些都是理解计算机系统性能和设计的基础。局部性原理指出程序倾向于重复使用最近的数据和指令，分为时间局部性和空间局部性，这在缓存设计和优化中起到关键作用。