计算机体系结构5_缓存一致性协议

一，AMD64缓存一致性协议

        通过缓存一致性协议保证各个缓存之间，缓存与主存之间，多处理器之间的数据一致性。AMD64的缓存一致性协议为MOESI(modified, owned, 

exclusive,shared,invalid)协议。

               

                 当cache line没有保存有效的数据时，被称作invalid，有效的数据可以来自主存或者其他处理器的缓存。

                 、

                 当cache line保存的数据为最近，最新的，被拷贝的数据在主存中也为最近，最新的数据，同时其他处理器没有持有此数据的拷贝，

                 称作exclusive。

                  

                 当cache line保存的数据为最近，最新的，其他处理器持有此数据的拷贝，称作shared。当其他处理器以owned模式持有此数据，则当前数

                 据在主存中也为最近最新的。

                 

                  当cache line保存的数据为最近，最新的，在主存中的数据为过时的，没有其他处理器持有此数据的拷贝，称作modified。

                  

                  当cache line保存的数据为最近，最新的，称作owned。owned与shared相似之处在于，其他处理器可以持有此数据最近，最新的拷贝，

                  与shared不同在于，主存中此数据可能为过时的。一份数据只可以有一个处理器持有其owned状态，其他处理器对此数据持有shared状态。

二，AMD64缓存一致性状态图

        下图为软件观点的，多种访存操作驱动的MOESI状态图：

                          

                 

                     为了保证内存的一致性，其他具有内部缓存的处理器在缓存数据时，需要获取最新的数据拷贝，此拷贝可以在主存中或者在其他

                     处理器的内部缓存中。当一个设备访存miss时，探测其他设备的是否持有此数据最新的拷贝，此操作称作probe。如果其他设备、

                     中持有此数据最新的拷贝，它将其提供给请求设备，否则主存提供最新的数据。

                     

                     主要有两类设备probe方式：

                         read probe，指示其他设备请求数据出于读意图。

                         write probe，指示其他设备请求数据出于修改意图。

                      图7-2指出，由probe导致的状态转移包含probe的发起设备和接收设备。一些read probe由那些打算缓存此数据的设备发起，另外一些

                      发起的read probe并不是为了缓存此数据，如I/O设备。

                      

                      读命中不会导致MOESI状态转移，写命中通常导致MOESI状态转移到modified状态。如果cache line已经为modified状态，写命中不会改变

                      它的状态。

    参考：

             AMD64 Architecture Programmer’s Manual Volume 2: System Programming