واژه‌ی CCI که مخفف Cache Coherent Interconnect است و واژه‌ی Cache Coherence است به ارتباط داخلی منسجم کش اشاره می‌کنند به این معنی که اجزای سیستم پردازشی با ارتباطی منسجم به کش دسترسی دارند و داده‌ها به شکل هماهنگ خوانده و نوشته می‌شود.

در سیستم‌هایی که چندین پردازنده‌ی مختلف حضور دارد، هر یک از پردازنده‌ها می‌تواند کش مخصوص خود را داشته باشد. مشکلی که در این حالت پیش می‌آید، ناهم‌خوانی داده‌هاست. مثلاً یک هسته‌ی پردازنده داده‌ای را دریافت کرده و پس از پردازش نتیجه را در کش قرار می‌دهد. در همین حین ممکن است پردازنده‌ی دیگری با کش مخصوص خود به پردازش داده‌ی قبلی بپردازد و از تغییر داده با خبر نشود.

برای برطرف کردن این مشکل از کش منسجم استفاده می‌شود. کشی که به موجب معماری خاصی که دارد، عمل خواندن و نوشتن داده را به شکلی انجام می‌دهد که هماهنگی داده‌ها و هسته‌های پردازشی به دست آید.

واژه‌ی CCI که مخفف Cache Coherent Interconnect است هم به معنی ارتباط داخلی منسجم کش است به این معنی که اجزای سیستم پردازشی با ارتباط منسجم به کش دسترسی دارند.

اهمیت CCI در تراشه‌های گوشی و تبلت که این روزها هسته‌های بسیار زیادی دارند، روشن می‌شود. به خصوص تراشه‌هایی با دو یا چند گروه هسته‌های پردازشی. در معماری big.LITTLE آرم برای کاهش مصرف انرژی و در عین حال حفظ توان پردازشی، از هسته‌های کم‌مصرف و ضعیف در کنار گروهی از هسته‌های بزرگ و سریع استفاده می‌شود. اینکه کش به کار رفته برای این دو گروه CCI باشد، بسیار مهم است چرا که در غیر این صورت اعمال پردازشی را به تناسب سنگینی و توان مصرفی نمی‌توان بین هسته‌ها جابجا کرد.

در تصویر زیر بلوک نارنجی همان ارتباط منسجم با کش است که با دو گروه Cortex-A7 و Cortex-A15 ارتباط دارد. دقت کنید که A7 و A15 به ترتیب نام هسته‌های 32 بیتی کم‌مصرف و پرمصرف آرم است که در گوشی‌ها و تبلت‌های بسیار زیادی استفاده شده‌‌اند. کاربرد به صورت 2 یا 4 و حتی 8 هسته‌ای در مدل‌های مختلف دیده می‌شود. Cortex-A15 بزرگ یا big است و Cortex-A7 کوچک یا LITTLE است:

ساختار big.LITTLE در یک تراشه‌ی 8 هسته‌ای

ساختار big.LITTLE در یک تراشه‌ی 8 هسته‌ای

شرط انسجام در کش منسجم

برای اطلاعات بیشتر در مورد روش خواندن و نوشتن در کش منسجم به ویکیپدیا مراجعه کنید. شرط انسجام در سه مورد زیر خلاصه می‌شود:

  1. اگر دستور خواندن از مکان X حافظه پس از دستور نوشتن در همان مکان توسط پردازندهٔ P اجرا شود و در این میان توسط هیچ پردازندهٔ دیگری مقداری در X نوشته نشود، مکان X باید مقدار نوشته شده به‌وسیلهٔ P را برگرداند. این شرط مربوط به حفظ امنیت در سطح برنامه می‌باشد و حتی باید در معماری‌های تک‌پردازنده‌ای نیز رعایت گردد.
  2. اگر دستور خواندن از مکان X حافظه توسط پردازندهٔ P1 پس از دستور نوشتن در همان مکان به‌وسیلهٔ پردازندهٔ P2 اجرا شود و در بین این دو دسترسی مقدار دیگری توسط پردازنده‌ای دیگر در آن نوشته نشود، مکان X باید مقدار نوشته شده به‌وسیلهٔ P2 را برگرداند. این شرط مفهوم نمای منسجم حافظه را بازگو می‌کند. در صورتی که پردازنده‌ها بعد از اجرای دستور نوشتن توسط P2 مقدار پیشین را بخوانند، می‌توان گفت که حافظه غیرمنسجم است.
  3. باید برای نوشتن در یک مکان معین، ترتیب در نظر گرفته شود. به بیان دیگر اگر در مکان X توسط هر دو پردازندهٔ دلخواه به ترتیب مقادیر A و B نوشته می‌شود، پردازنده‌ها به هیچ وجه مجاز نیستند ابتدا آن مکان را به عنوان B و پس از آن به عنوان A بخوانند. مقادیر مکان X باید با همان ترتیب نوشته شده، یعنی A و سپس B، خوانده شود.
ارتباط منسجم کش

ارتباط منسجم کش

این شرایط با این فرض بیان شده‌اند که عملیات خواندن و نوشتن بدون فاصله انجام می‌گیرند. با این حال در سخت‌افزار رایانه با در نظر گرفتن تأخیر حافظه و سایر جنبه‌های معماری، این اتفاق رخ نمی‌دهد. ممکن است یک عمل نوشتن به وسیلهٔ پردازندهٔ P1 توسط عمل خواندن پردازندهٔ P2، که با فاصله زمانی کم پس از آن اجرا شده‌است، دیده نشود. مدل انسجام حافظه زمانی تعریف می‌شود که عمل نوشتن با دستور خواندن سایر پردازنده‌ها همراه شود.

و چند سطر در اهمیت نوع هسته‌های پردازشی

شایان ذکر است که معماری یک هسته‌ی A15 به گونه‌ای است که حتی در سرعت کلاک برابر هم قدرت پردازشی چند برابری نسبت به Cortex-A7 دارد. علت ارزان بودن و در عین حال کند بودن گوشی‌های چند هسته‌ای رده پایین هم در همین موضوع ساده خلاصه می‌شود که هر هسته‌ای مثل Cortex-A15 بزرگ و سریع نیست.

هسته‌های سایکلونی که اپل در آیفون و آیپد استفاده می‌کند هم با سرعت کلاک کمتر، به اندازه‌ی 2 هسته‌ی Cortex-A15 سریع هستند. لذا آیفون 2 هسته‌ای با گوشی‌های اندرویدی 4 هسته‌ای رقابت تنگاتنگی دارد.

7885

در کاربردهایی که فقط یک هسته مشغول امر پردازش می‌شود، مزیت هسته‌های سایکلون اپل نسبت به Cortex-A15 کاملاً روشن است چرا که سرعت پردازشی بسیار بالاتری خواهند داشت.