موضوع مقاله: رابط منسجم مقیاس‌پذیر | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # رابط منسجم مقیاس‌پذیر | مقدمه: رابط منسجم مقیاس پذیر یا رابط منسجم به هم پیوسته (SCI)، یک استاندارد اتصال پرسرعت برای پردازش چندگانه حافظه مشترک و ارسال پیام است. | ## بخش 1: رابط منسجم مقیاس‌پذیر | هدف این بود که مقیاس بندی به خوبی شود، انسجام حافظه در سراسر سیستم و یک رابط ساده فراهم شود، به عبارتی استانداردی برای جایگزینی گذرگاه‌های موجود در سیستم‌های چند پردازنده‌ای با یکی بدون محدودیت‌های مقیاس‌پذیری و عملکرد ذاتی. این استاندارد در طول دهه ۱۹۹۰ مورد استفاده قرار گرفت، اما هرگز به‌طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفت و از اوایل دهه ۲۰۰۰ با سیستم‌های دیگر جایگزین شده‌است. کارگروه دیگری از انجمن استاندارد مؤسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE) برای تشکیل استانداردی در این بازار در ژوئیه ۱۹۸۸ تشکیل شد. این کارگروه خیلی زود ایده استفاده از ارتباط نقطه به نقطه در شکل حلقه‌های درج را مطرح ساخت. این امر افزون بر مجاز کردن تراکنش‌های موازی، از ایجاد خازن توده‌ای، مشکلات طول/سرعت فیزیکی محدود نور و بازتاب‌های خرد جلوگیری می‌کند. SCI اغلب برای پیاده‌سازی معماری‌های دسترسی غیریکنواخت حافظه مورد استفاده قرار می‌گرفت. استاندارد استاندارد دو سطح رابط را تعریف می‌کند: سطح فیزیکی که با سیگنال‌های الکتریکی، اتصالات، شرایط مکانیکی و حرارتی سروکار دارد. سطح منطقی که فضای آدرس، پروتکل‌های انتقال داده، مکانیسم‌های انسجام حافظه پنهان، موارد اولیه همگام‌سازی، ثبت‌های کنترل و وضعیت، و امکانات اولیه و بازیابی خطا را توصیف می‌کند. این ساختار به پیشرفت‌های جدید در فناوری رابط فیزیکی اجازه می‌دهد تا به راحتی بدون هیچ گونه طراحی مجدد در سطح منطقی سازگار شوند. مقیاس‌پذیری برای سیستم‌های بزرگ از طریق یک مدل انسجام حافظه پنهان مبتنی بر دایرکتوری توزیع شده به دست می‌آید. (مدل‌های محبوب دیگر برای انسجام حافظه نهان مبتنی بر استراق سمع (جاسوسی) تراکنش‌های حافظه در سراسر سیستم است - طرحی که خیلی مقیاس پذیر نیست) در SCI هر گره حاوی یک فهرست با اشاره گر به گره بعدی در یک لیست پیوندی است که یک خط حافظه پنهان خاص را به اشتراک می‌گذارد. SCI یک فضای آدرس مسطح ۶۴ بیتی (۱۶ اگزابایت) را تعریف می‌کند که در آن ۱۶ بیت برای شناسایی یک گره (۶۵۵۳۶ گره) و ۴۸ بیت برای آدرس درون گره (۲۵۶ ترابایت) استفاده می‌شود. | ## بخش 2: رابط منسجم مقیاس‌پذیر | توپولوژی‌ها SCI می‌تواند برای ساخت سیستم‌هایی با انواع توپولوژی‌های سوئیچینگ از سوئیچینگ متمرکز تا سوئیچینگ کاملاً توزیع شده استفاده شود: با یک سوییچ مرکزی، هر گره با یک حلقه (در این مورد یک حلقه دو گره) به سوئیچ متصل می‌شود. در سیستم‌های سوئیچینگ توزیع شده، هر گره را می‌توان به حلقه ای با طول دلخواه وصل کرد و همه یا برخی از گره‌ها را می‌توان به دو یا چند حلقه متصل کرد. مفهوم حلقه‌های تاشو همچنین می‌تواند برای توپولوژی‌های Torus اعمال شود تا از هر گونه اتصال طولانی جلوگیری شود. یک بسته حاوی یک سربرگ با فرمان آدرس و اطلاعات وضعیت، بار (از ۰ تا طول داده‌های اختیاری) و یک نماد بررسی CRC است. اگر آدرس در دامنه ای که توسط گره دریافت کننده مدیریت می‌شود نباشد، بسته از طریق بای پس FIFO به خروجی ارسال می‌شود. در حالت دیگر، بسته به یک صف دریافت تغذیه می‌شود و ممکن است به یک حلقه در بعد دیگری منتقل شود. همه بسته‌ها هنگام عبور از اسکرابر علامت گذاری می‌شوند (وقتی حلقه اولیه می‌شود یک گره به عنوان اسکرابر ایجاد می‌شود). بسته‌های بدون آدرس مقصد معتبر هنگام عبور از اسکرابر برای بار دوم حذف می‌شوند تا از پر شدن حلقه با بسته‌هایی که در غیر این صورت به‌طور نامحدود در گردش هستند، جلوگیری شود. انسجام حافظه پنهان انسجام حافظه پنهان، سازگاری داده‌ها را در سیستم‌های چند پردازنده ای تضمین می‌کند. ساده‌ترین شکلی که در سیستم‌های قبلی به کار می‌رفت، مبتنی بر پاک کردن محتویات حافظه پنهان بین سوئیچ‌های زمینه و غیرفعال کردن حافظه پنهان برای داده‌هایی بود که بین دو یا چند پردازنده به اشتراک گذاشته می‌شد. این روش‌ها هنگامی امکان‌پذیر بودند که تفاوت عملکرد بین حافظه پنهان و حافظه کمتر از یک مرتبه بزرگی بود. پردازنده‌های مدرن با حافظه نهان‌هایی که بیش از دو مرتبه بزرگ‌تر از حافظه اصلی هستند، بدون روش‌های پیچیده‌تر برای سازگاری داده‌ها، در هیچ نقطه بهینه‌ای عمل نمی‌کنند. | ## بخش 3: رابط منسجم مقیاس‌پذیر | سیستم‌های مبتنی بر گذرگاه از روش‌های استراق سمع (جاسوسی) استفاده می‌کنند، زیرا گذرگاه‌ها ذاتاً پخش گسترده می‌شوند. سیستم‌های مدرن با پیوندهای نقطه به نقطه از روش‌های پخش با گزینه‌های فیلتر snoop برای بهبود عملکرد استفاده می‌کنند. از آنجایی که پخش و استراق سمع ذاتاً مقیاس پذیر نیستند، از این موارد در SCI استفاده نمی‌شود. در عوض، SCI از یک پروتکل انسجام حافظه نهان مبتنی بر دایرکتوری توزیع شده با لیست پیوندی از گره‌های حاوی پردازنده‌هایی استفاده می‌کند که یک خط حافظه پنهان خاص را به اشتراک می‌گذارند. هر گره یک دایرکتوری برای حافظه اصلی گره با یک برچسب برای هر خط حافظه (همان طول خط با خط حافظه پنهان) نگه می‌دارد. تگ حافظه یک اشاره گر به سر لیست پیوند داده شده و یک کد حالت برای خط (سه حالت - خانه، تازه، رفته) دارد. به هر گره نیز یک حافظه پنهان برای نگهداری داده‌های راه دور با دایرکتوری حاوی نشانگرهای رو به جلو و عقب به گره‌ها در لیست پیوندی که خط حافظه پنهان را به اشتراک می‌گذارند، مرتبط است. تگ حافظه نهان دارای هفت حالت است (نامعتبر، فقط تازه، سر تازه، فقط کثیف، سر کثیف، متوسط معتبر، دم معتبر). سربار برای انسجام حافظه پنهان مبتنی بر دایرکتوری، درصد ثابتی از حافظه و حافظه پنهان گره است. فروشندگان سیستم‌های مختلف انواع مختلفی از SCI را برای زیرساخت سیستم داخلی خود پیاده‌سازی کردند. این پیاده‌سازی‌های مختلف با مکانیزم‌های بسیار پیچیده در پردازنده‌ها و سیستم‌های حافظه رابط دارند و هر فروشنده باید درجاتی از سازگاری را برای سخت‌افزار و نرم‌افزار حفظ کند. گوستاوسون گروهی به نام رابط منسجم مقیاس پذیر و انجمن کاربران، توسعه دهندگان و سازندگان سریال اکسپرس را رهبری کرد و از سال 1996 وب سایت برای این فناوری داشت. | ## جمع‌بندی | پس از اولین نسخه ۱۹۹۲، پروژه‌های بعدی فرمت‌های داده مشترک را در سال ۱۹۹۳ تعریف کردند، نسخه ای با استفاده از سیگنال دهی دیفرانسیل ولتاژ پایین در سال ۱۹۹۶، و یک رابط حافظه که بعداً در سال ۱۹۹۶ به نام Ramlink شناخته شد.