Cache一致性协议之MESI
http://blog.csdn.net/muxiqingyang/article/details/6615199
Cache一致性协议之MESI
处理器上有一套完整的协议,来保证Cache一致性。比较经典的Cache一致性协议当属MESI协议,奔腾处理器有使用它,很多其他的处理器都是使用它的变种。
单核Cache中每个Cache line有2个标志:dirty和valid标志,它们很好的描述了Cache和Memory(内存)之间的数据关系(数据是否有效,数据是否被修改),而在多核处理器中,多个核会共享一些数据,MESI协议就包含了描述共享的状态。
在MESI协议中,每个Cache line有4个状态,可用2个bit表示,它们分别是:
状态 |
描述 |
M(Modified) |
这行数据有效,数据被修改了,和内存中的数据不一致,数据只存在于本Cache中。 |
E(Exclusive) |
这行数据有效,数据和内存中的数据一致,数据只存在于本Cache中。 |
S(Shared) |
这行数据有效,数据和内存中的数据一致,数据存在于很多Cache中。 |
I(Invalid) |
这行数据无效。 |
MESI状态
M(Modified)和E(Exclusive)状态的Cache line,数据是独有的,不同点在于M状态的数据是dirty的(和内存的不一致),E状态的数据是clean的(和内存的一致)。
S(Shared)状态的Cache line,数据和其他Core的Cache共享。只有clean的数据才能被多个Cache共享。
I(Invalid)表示这个Cache line无效。
E状态示例如下:
E状态
只有Core 0访问变量x,它的Cache line状态为E(Exclusive)。
S状态示例如下:
S状态
3个Core都访问变量x,它们对应的Cache line为S(Shared)状态。
M状态和I状态示例如下:
M状态和I状态
Core 0修改了x的值之后,这个Cache line变成了M(Modified)状态,其他Core对应的Cache line变成了I(Invalid)状态。
在MESI协议中,每个Cache的Cache控制器不仅知道自己的读写操作,而且也监听(snoop)其它Cache的读写操作。每个Cache line所处的状态根据本核和其它核的读写操作在4个状态间进行迁移。
MESI协议状态迁移图如下:
MESI协议状态迁移图
在上图中,Local Read表示本内核读本Cache中的值,Local Write表示本内核写本Cache中的值,Remote Read表示其它内核读其它Cache中的值,Remote Write表示其它内核写其它Cache中的值,箭头表示本Cache line状态的迁移,环形箭头表示状态不变。
当内核需要访问的数据不在本Cache中,而其它Cache有这份数据的备份时,本Cache既可以从内存中导入数据,也可以从其它Cache中导入数据,不同的处理器会有不同的选择。MESI协议为了使自己更加通用,没有定义这些细节,只定义了状态之间的迁移,下面的描述假设本Cache从内存中导入数据。
MESI状态之间的迁移过程如下:
当前状态 |
事件 |
行为 |
下一个状态 |
I(Invalid) |
Local Read |
如果其它Cache没有这份数据,本Cache从内存中取数据,Cache line状态变成E; 如果其它Cache有这份数据,且状态为M,则将数据更新到内存,本Cache再从内存中取数据,2个Cache 的Cache line状态都变成S; 如果其它Cache有这份数据,且状态为S或者E,本Cache从内存中取数据,这些Cache 的Cache line状态都变成S |
E/S |
Local Write |
从内存中取数据,在Cache中修改,状态变成M; 如果其它Cache有这份数据,且状态为M,则要先将数据更新到内存; 如果其它Cache有这份数据,则其它Cache的Cache line状态变成I |
M |
|
Remote Read |
既然是Invalid,别的核的操作与它无关 |
I |
|
Remote Write |
既然是Invalid,别的核的操作与它无关 |
I |
|
E(Exclusive) |
Local Read |
从Cache中取数据,状态不变 |
E |
Local Write |
修改Cache中的数据,状态变成M |
M |
|
Remote Read |
数据和其它核共用,状态变成了S |
S |
|
Remote Write |
数据被修改,本Cache line不能再使用,状态变成I |
I |
|
S(Shared) |
Local Read |
从Cache中取数据,状态不变 |
S |
Local Write |
修改Cache中的数据,状态变成M, 其它核共享的Cache line状态变成I |
M |
|
Remote Read |
状态不变 |
S |
|
Remote Write |
数据被修改,本Cache line不能再使用,状态变成I |
I |
|
M(Modified) |
Local Read |
从Cache中取数据,状态不变 |
M |
Local Write |
修改Cache中的数据,状态不变 |
M |
|
Remote Read |
这行数据被写到内存中,使其它核能使用到最新的数据,状态变成S |
S |
|
Remote Write |
这行数据被写到内存中,使其它核能使用到最新的数据,由于其它核会修改这行数据, 状态变成I |
I |
MESI状态迁移
AMD的Opteron处理器使用从MESI中演化出的MOESI协议,O(Owned)是MESI中S和M的一个合体,表示本Cache line被修改,和内存中的数据不一致,不过其它的核可以有这份数据的拷贝,状态为S。
Intel的core i7处理器使用从MESI中演化出的MESIF协议,F(Forward)从Share中演化而来,一个Cache line如果是Forward状态,它可以把数据直接传给其它内核的Cache,而Share则不能。
Cache一致性协议之MESI的更多相关文章
- 《大话处理器》Cache一致性协议之MESI (转)
原文链接:http://blog.csdn.net/muxiqingyang/article/details/6615199 Cache一致性协议之MESI 处理器上有一套完整的协议,来保证Cache ...
- 《大话处理器》Cache一致性协议之MESI【转】
转自:https://blog.csdn.net/muxiqingyang/article/details/6615199 版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载 ...
- Cache一致性协议与伪共享问题
Cache一致性协议 在说伪共享问题之前,有必要聊一聊什么是Cache一致性协议 局部性原理 时间局部性:如果一个信息项正在被访问,那么在近期它很可能还会被再次访问 比如循环.方法的反复调用等 空间局 ...
- 关于缓存一致性协议、MESI、StoreBuffer、InvalidateQueue、内存屏障、Lock指令和JMM的那点事
前言 事情是这样的,一位读者看了我的一篇文章,不认同我文章里面的观点,于是有了下面的交流. 可能是我发的那个狗头的表情,让这位读者认为我不尊重他.于是,这位读者一气之下把我删掉了,在删好友之前,还叫我 ...
- 缓存一致性协议(MESI)
在目前主流的计算机中,cpu执行计算的主要流程如图所示: 数据加载的流程如下: 1.将程序和数据从硬盘加载到内存中 2.将程序和数据从内存加载到缓存中(目前多三级缓存,数据加载顺序:L3->L2 ...
- 3.3.1 Cache一致性的基本概念
PCI设备对可Cache的存储器空间进行DMA读写的操作的过程较为复杂,有关Cache一致性的话题可以独立成书.而不同的处理器系统使用的Cache Memory的层次结构和访问机制有较大的差异,这部分 ...
- 【并发编程】MESI--CPU缓存一致性协议
原文:多线程之:MESI-CPU缓存一致性协议 概念 MESI(Modified Exclusive Shared Or Invalid)(也称为伊利诺斯协议,是因为该协议由伊利诺斯州立大学提出)是一 ...
- 多线程之:MESI-CPU缓存一致性协议
MESI(Modified Exclusive Shared Or Invalid)(也称为伊利诺斯协议,是因为该协议由伊利诺斯州立大学提出)是一种广泛使用的支持写回策略的缓存一致性协议,该协议被应用 ...
- 并发研究之CPU缓存一致性协议(MESI)
CPU缓存一致性协议MESI CPU高速缓存(Cache Memory) CPU为何要有高速缓存 CPU在摩尔定律的指导下以每18个月翻一番的速度在发展,然而内存和硬盘的发展速度远远不及CPU.这就造 ...
随机推荐
- Batch Normalization参考博客
https://blog.csdn.net/whitesilence/article/details/75667002 https://blog.csdn.net/malefactor/article ...
- [译]Javascript 参数(arguments)对象
本文翻译youtube上的up主kudvenkat的javascript tutorial播放单 源地址在此: https://www.youtube.com/watch?v=PMsVM7rjupU& ...
- 输入框获取焦点后placeholder文字消失、修改placeholder的样式
输入框获取焦点后placeholder文字消失: <input placeholder='' onfocus="this.placeholder=''" onblur=&qu ...
- 利用filter,巧妙地去除Array的重复元素
var r, arr = ['apple', 'strawberry', 'banana', 'pear', 'apple', 'orange', 'orange', 'strawberry']; r ...
- Django之高级视图与URL
Urls.py中有我们所有的路由映射关系.但是随着网站功能的增多,需要配置的URL也变得多了起来.并且维护这些导入也变得很麻烦.因此介绍一些优化和简洁的方法: 一 使用多个视图前缀: 之前所有的路由关 ...
- [haut] 1281: 邪能炸弹 dp
题目描述 正在入侵艾泽拉斯的古尔丹偶然间得到了一颗邪能炸弹,经过研究,他发现这是一颗威力极其巨大且难以控制的炸弹.但是精通邪能的古尔丹突然有了一个大胆的想法,他对炸弹进行了一些小小的改造.这使得炸弹需 ...
- GIT版本控制系统(二)
貌似第二条有点用,还木有都验证过,贴过来再说~ 转自: http://www.cnblogs.com/lhb25/p/10-useful-advanced-git-commands.html 1. 导 ...
- Python Flask-web表单
Flask-WTF扩展可以把处理web表单的过程变成一种愉悦的体验. 一.跨站请求伪造保护 默认情况下,Flask-WTF能够保护所有表单免受跨站请求伪造的攻击.恶意网站把请求发送到被攻击者已登录的网 ...
- PAT天梯赛L2-005 集合相似度
题目链接:点击打开链接 给定两个整数集合,它们的相似度定义为:Nc/Nt*100%.其中Nc是两个集合都有的不相等整数的个数,Nt是两个集合一共有的不相等整数的个数.你的任务就是计算任意一对给定集合的 ...
- Qt 学习之路 2(16):深入 Qt5 信号槽新语法
Qt 学习之路 2(16):深入 Qt5 信号槽新语法 豆子 2012年9月19日 Qt 学习之路 2 53条评论 在前面的章节(信号槽和自定义信号槽)中,我们详细介绍了有关 Qt 5 的信号 ...