CPU多级缓存——CPU缓存一致性协议(MESI)

简介

MESI协议是基于Invalidate的高速缓存一致性协议，并且是支持回写高速缓存的最常用协议之一。 它也被称为伊利诺伊州协议（由于其在伊利诺伊大学厄巴纳 - 香槟分校的发展）。 回写高速缓存可以节省很多通常在写入缓存上浪费的带宽。 

四种状态的介绍

每一块被写入cache的内容都会使用4种状态进行标记。它们分别为：

M:被修改的（Modified）

此高速缓存行仅存在于当前的cache当中，并且是脏数据（即该部分内容与主内存对应的内容是不一致的，因为它被CPU修改了）。在允许其他cache在主存读取该部分内容的任何状态之前需要cache将数据回写主存。

E:独享的（Exclusive）

此高速缓存行仅存在于当前的cache当中，与主存数据一致。

S：共享的（Shared）

此高速缓存行可能存储在计算机其他的cache中，与主存数据一致，可以随时丢弃改行。

I：无效的（Invalid）

表示此缓存行无效。

四种状态的转换

四种状态之间的转换可以通过下面这张MESI状态迁移图来表示。

local read表示此cache或CPU读取本高速缓存行；local write表示此CPU修改本高速缓存行；

remote read表示其他cache或CPU读取本高速缓存行；remote write表示其他CPU修改本高速缓存行。

关于这张图的解读可参考表格。