申論題

Shared-Memory Multiprocessors 與 Message-Passing Multicomputer 在 Cache 的一致性（Consistency）上的差異性

Shared-Memory Multiprocessors

1. Cache 一致性挑戰：

   • 共享內存系統中，所有處理器共享一個全局地址空間，但各自擁有私有的緩存（Cache）。
   • 當多個處理器同時讀寫共享變量時，容易產生一致性問題，即不同處理器的緩存中同一內存位置的數據不一致。

2. 一致性協議：

   • MESI協議（Modified, Exclusive, Shared, Invalid）：確保當一個處理器修改數據時，其他處理器的緩存副本無效或更新。
   • 總線嗅探（Bus Snooping）：各處理器監視總線上的讀/寫操作，確保緩存數據一致性。

Message-Passing Multicomputer

1. Cache 一致性簡化：

   • 每個處理器有自己的獨立內存，通過顯式消息傳遞進行通信，減少了共享內存的緩存一致性問題。
   • 由於內存不共享，緩存一致性問題主要存在於本地緩存中。

2. 顯式通信：

   • 消息傳遞：數據更新通過顯式消息傳遞進行，避免了共享內存系統中的一致性問題。
   • 分佈式內存模型：各處理器之間的通信需要明確發送和接收數據，這種模型下緩存一致性問題不如共享內存系統那麼嚴重。

總結

• Shared-Memory Multiprocessors：需要處理複雜的緩存一致性問題，依賴一致性協議和總線嗅探技術。
• Message-Passing Multicomputer：因為沒有共享內存，緩存一致性問題減少，通過顯式消息傳遞解決數據同步問題。