Cache 快取一致性

2021-10-01 23:33:23 字數 1337 閱讀 6042

就硬體而言,cpu、晶元、處理器、記憶體、匯流排、磁碟等等,構成了一台電腦,當電腦執行乙個程式的時候,需要從磁碟讀到主記憶體,主記憶體再到快取,最後交由cpu執行。

隨著現在的多核處理器的發展,運算的速度是越來越快,但是在運算的同時,也要遇到快取一致性的問題,簡單來說,多核處理器,每個核上有個多個處理器,每個處理器上又有著cache快取記憶體,c0,c1,c2, 從主記憶體當中讀取乙個變數,如果c0更改了這個變數,c1,c2,不能及時的去更新當前的值,就會使用一開始從主記憶體讀取的變數進行運算,結果就會導致髒資料。因此,出現了mesi快取一致性進行控制

目預處理器基本上都遵循這個協議,先大概解釋下mesi,

狀態描述

m(modified)

這行資料有效,資料被修改了,和記憶體中的資料不一致,資料只存在本cache中

e(exclusive)

這行資料有效,資料和記憶體中的資料一致,資料只存在雲本cache中

s(share)

這行資料有效,資料和記憶體中的資料一致,資料存在很多的

cache中

i(invalid)

在很多的cache中,這行資料無效

m (modified) 和 e (exclusive) 狀態的cache line,資料是獨有的,不同點在於m狀態的資料是dirty的(和記憶體不一致),e狀態的資料是clean的(記憶體一致).

s (shared) 狀態的cache line,資料和其他的cache共享。只有clean的資料才能被多個cache共享

i (invalid)表示這個cache line無效。

e 狀態示例如下:

只有c0訪問變數x,它的cache line狀態為e(exclusive)

s 狀態示例如下:

3個core都訪問變數x,它們對應的cache line為s (shared)的狀態

m狀態和 i 的狀態示例如下:

core0修改了x的值之後,這個cache line變成了m(modified)狀態,其他core對應的cacheline變成了i(invalid)狀態

在mesi協議中,每個cache的cache控制器不僅知道自己的讀寫操作,而且也監聽到(snoop)其他cache的讀寫操作。每個cache line所處的狀態根據本該和其他核的讀寫操作在4個狀態間進行遷移

Cache與一致性

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