エンベデッドシステムスペシャリスト 2013年午前2 問04

問題文

マルチコアプロセッサで用いられるスヌープキャッシュの説明として、適切なものはどれか。

🖊️ 解答を隠して解いてみる

ア：各コアがそれぞれ独立のメモリ空間とキャッシュをもつことによって、コヒーレンシを保つ。

イ：各コアが一つのキャッシュを共有することによって、コヒーレンシを保つ。

ウ：共有バスを介して、各コアのキャッシュが他コアのキャッシュの更新状態を管理し、コヒーレンシを保つ。（正解）

エ：全てのキャッシュブロックを一元管理するディレクトリを用いて、キャッシュのコヒーレンシを保つ。

🔒 解説は解答すると表示されます

スヌープキャッシュでは、各コアが持つキャッシュの状態を、共有バス上の通信を監視（スヌープ）することで整合させます。

あるコアがキャッシュ上のデータを書き換えると、その更新や無効化のための情報が共有バスに流れます。他のコアのキャッシュはその情報を監視し、必要に応じて該当データを更新したり、無効にしたりします。これにより、複数のキャッシュに同じデータがある場合でも、値の不一致を防ぎます。

この方式を説明しているのは、ウです。

ア：各コアが独立したメモリ空間を持つことは、スヌープキャッシュの説明ではありません。独立した空間であればデータを共有しない場合もありますが、キャッシュ間の整合性を保つ仕組みを示していません。
イ：複数のコアが単一のキャッシュを共有する構成の説明です。スヌープキャッシュは、各コアのキャッシュが共有バスを監視して整合性を保つ方式です。
ウ：共有バスを介して、各コアのキャッシュが他のキャッシュの動作を監視し、データの整合性を保つ説明です。
エ：ディレクトリに各キャッシュブロックの所在や状態を記録して管理する、ディレクトリ方式の説明です。スヌープ方式とは異なる管理方式です。

スヌープ方式は、共有バス上の通信を各キャッシュが監視するため、比較的シンプルに実装できます。一方、コア数が増えるとバス上の通信量が増え、監視する負荷も大きくなります。

ディレクトリ方式では、ディレクトリがキャッシュブロックの所在や状態を管理します。共有バス上の全ての通信を各キャッシュが監視する必要がないため、多数のコアを持つ構成に適しています。

Q. 「スヌープ」は何を監視するのですか？
A. 共有バス上を流れる、メモリやキャッシュに関する読み書き・状態変更の情報を監視します。

Q. スヌープ方式とディレクトリ方式は同じものですか？
A. どちらもキャッシュコヒーレンシを保つ方式ですが、管理方法が異なります。スヌープ方式は共有バス上の通信を監視し、ディレクトリ方式は専用のディレクトリでキャッシュの所在や状態を管理します。

関連キーワード: スヌープキャッシュ、キャッシュコヒーレンシ、共有バス、ディレクトリ方式、マルチコアプロセッサ

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