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캐쉬 일관성 프로토콜의 하나인 MESI 프로토콜은 다중 프로세싱 환경에서 각각의 프로세서와 메모리 사이의 데이터 일관성을 유지하기 위해 캐쉬, 메모리 등의 통신 개체들을 조정하는 일종의 규칙들 중 하나이다. 프로세서의 수가 많아지고 시스템이 복잡해 질 경우 MESI 프로토콜을 정확하게 설계하고 그 동작을 분석하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 정형기법 도구인 ESTEREL을 이용하여 MESI 프로토콜을 설계하고 그 동작의 안정성을 검증하여, 시스템의 정확성과 안정성을 보장하는 방법에 대해 논한다.

캐쉬 일관성 프로토콜의 하나인 MESI 프로토콜은 다중 프로세싱 환경에서 각각의 프로세서와 메모리 사이의 데이터 일관성을 유지하기 위해 캐쉬, 메모리 등의 통신 개체들을 조정하는 일종의 규칙들 중 하나이다. 프로세서의 수가 많아지고 시스템이 복잡해 질 경우 MESI 프로토콜을 정확하게 설계하고 그 동작을 분석하기는 매우 어렵다. 본 연구에서는 정형기법 도구인 ESTEREL을 이용하여 MESI 프로토콜을 설계하고 그 동작의 안정성을 검증하여, 시스템의 정확성과 안정성을 보장하는 방법에 대해 논한다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• 향후 과제로는 ESTEREL toolset을 이용한 정형 명세 및 검중기법을 한국전자통신연구원에서 개발한 PDLSystem을 위한 디렉토리 기반 캐쉬일관성 프로토콜인 RACE프로토콜에 적용해 보고자 한다. 그리고, XEVE로 검중한 결과 틀 모델 체커인 SMV[기를 이용하여 검증한 결과[8]와 비교하여 ESTEREL의 효율성에 대해 분석해 보고자 한다.
• 이 동작을 위해 각 캐쉬 블록들은 현재의 상태를 나타내는 상태 비트(status bit)를 가지고 있으며, 상태의 수와 종류는 쓰기 방식 및 일관성 유지 프로토콜에 따라 약간 썩 다르다. 본 논문에서는 그 중 Write Back 방식의 MESIProtoc이에 대해 명세 및 검중했다.

가설 설정

• 첫째 공유캐쉬를 사용하는 것이다. 둘째 공유 변수는 캐쉬에 저장하지 않는다. 셋째 버스 감시 메커니즘(Bus Snooping)을 이용한다.
• 캐쉬 일관성을 유지하는 방법은 여러 가지가 있다. 첫째 공유캐쉬를 사용하는 것이다. 둘째 공유 변수는 캐쉬에 저장하지 않는다.

제안 방법

• 지금까지 다중 프로세싱 환경에서 프로세서의 캐쉬들과 메모리 사이의 데이터의 일관성올 유지하기 위한 MESI 프로토콜을 정형 검중 도구인 ESTEREL to이 set올 이용하여 명세 및 검사, 검중해보았다. ESTEREL로 명세한 시스템은 XES를 이용하여 그래픽 적인 시뮬레이션을 해볼 수 있었다.

대상 데이터

• 본 논문에서는 3개의 캐쉬로 구성된 다중 프로세싱 환경을 대상으로 한다. 이를 ESTEREL 언어를 사용하여 구현한 결과는 [그림 2]와 같다.

이론/모형

• 둘째 공유 변수는 캐쉬에 저장하지 않는다. 셋째 버스 감시 메커니즘(Bus Snooping)을 이용한다. 이는 시스템 안에 있는 모든 프로세서가 메모리 입출력을 관찰할 수 있다는 특징을 갖는다 캐쉬 안에 위치한 스누피 제어기는 다른 프로세서들에 의한 기억장치 액세스 동작의 주소를 검사하고, 二L 결과에 따라 자신의 캐쉬 블록 상태를 조정한다.

성능/효과

• ESTEREL로 명세한 시스템은 XES를 이용하여 그래픽 적인 시뮬레이션을 해볼 수 있었다. 그리고 XEVE> 통한 검증을 통해 3개의 프로세서로 구성된 다중 프로세싱 환경에서 MESI 프로토콜이 Safety와 Liveness를 만족함을 보였다. 향후 과제로는 ESTEREL toolset을 이용한 정형 명세 및 검중기법을 한국전자통신연구원에서 개발한 PDLSystem을 위한 디렉토리 기반 캐쉬일관성 프로토콜인 RACE프로토콜에 적용해 보고자 한다.
• ESTEREL을 사용하게 되면 두 가지 이점을 기대할 수 있다. 첫째, 제어를 처리하는 함 수들(control-handling functions)올 표현하기 쉬울 뿐 아니라 명 세률 하는 과정에서 발생할 수 있는 실수를 C/C+ +을 사용하는 것에 비해 최소화시킬 수 있다. 둘째로는 하드웨어 디자 인이나 함수적 프로세서(functional process)와 같은 분야에서 시뮬레이션이나 검증하는데 있어 회적화률 시켜준다.

후속연구

• 그리고 XEVE> 통한 검증을 통해 3개의 프로세서로 구성된 다중 프로세싱 환경에서 MESI 프로토콜이 Safety와 Liveness를 만족함을 보였다. 향후 과제로는 ESTEREL toolset을 이용한 정형 명세 및 검중기법을 한국전자통신연구원에서 개발한 PDLSystem을 위한 디렉토리 기반 캐쉬일관성 프로토콜인 RACE프로토콜에 적용해 보고자 한다. 그리고, XEVE로 검중한 결과 틀 모델 체커인 SMV[기를 이용하여 검증한 결과[8]와 비교하여 ESTEREL의 효율성에 대해 분석해 보고자 한다.

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