计算机系统结构（2月10日）

多核Cache一致性协议

Cache Coherence问题提出：在多核和多处理系统中，多个Cache对应的copy内容应该一致

memory中的copy和cache中的copy应该是一致的

每个core有一个cache，多个cache共用一个memory

多个cache不一致的原因：

1、共享可写数据的不一致性（sharing of writable data）

2、进程迁移的不一致

包含共享变量x的进程原来在core1上运行，并对x进行了修改（但采取写回策略，所以暂时没有修改Memory），由于某种原因迁移到core2，修改过的x‘仍在core1的cache中，core2运行时从Memory中得到x，这个x其实是“过时”的，所以造成了不一致。

core2中运行的进程对x进行了修改，采取写通过策略，所以把memory中的x页修改为x’，由于某种原因，该进程迁移到core1，但core1的cache中仍为x，所以造成不一致

3、IO操作（绕过Cache的IO操作）

两种设计Cache一致性协议策略

1、写无效（write invalidate）

任一core写它的私有cache时，它都使所有其它的Cache中的副本失效

对Write-through,它也更新memory中的副本（最终是一个Cache中的副本和memory中的副本是有效的）

对write-back，它使memory中的副本也失效（最终只有一个cache中的副本是有效的）

2、写更新（write update）

任一处理器写它的私有Cache时，它都立即更新所有其它的Cache中的副本

对Write-through，它也更新主存储器中的副本

对Write-back，对存储器中副本的更新延迟到这个Cache被置换的时刻

从开销方面来说，写更新开销更大

写无效的问题：主要开销在两个方面：1、作废各Cache副本的开销；2、由作废引起缺失造成的开销，即处理机需要访问已经作废的数据时将引起Cache的缺失