高速缓存中的MESI协议

Question

我有个关于MESI协议的问题。

(1)考虑在实现MESI缓存一致性协议的单处理器系统上运行的以下代码片段：

I1: load $s1，A I2: load $s2，B I3: add $s1，$s2，$s3 I4: store $s3，C I5: Sub$s3，1，$s4 I6: store $s3，A

假设通过写操作缓存策略。如果内存块A、B和C被加载(如果需要)到单个处理器上的两个不同的缓存块(最初为空)，则在每条指令执行后，完成下表以标识包含A、B、C的块的缓存状态。

我对此的回答是：

Step/State                A                   B               C
I1                        E                   I               I
I2                        E                   E               I
I3                        E                   E               I
I4                        I                   I               E
I5                        I                   I               E
I6                        E                   I               I

(2)在以下RTL中

I1: R1 <-[6] 
I2: R2 <-[4] 
I3: R3 <- R1 + R2 
I4: [6]<- R3 
I5: R4 <- R4 - 1 
I6: [4]<- R4 

假设通过写操作缓存策略。如果将内存块4和6加载到单个处理器上的两个不同的缓存块(最初为空)上

我的答案是

Step/state            Block 4                Block 6
Initial                 I                      I
I1                      I                      E
I2                      E                      E
I3                      E                      E
I4                      I                      E(write miss, AOW)
I5                      I                      E
I6                      E(write miss, AOW)     I

我的答案正确吗？先谢谢你。

Answer 1

第一个问题的答案取决于您的写策略，以及您的层次结构中是否有多个缓存级别。您是使用写分配还是不写分配？而且，假设您拥有的是L2，这是公平的吗？

如果假设没有写分配，那么存储(I4)将在缓存周围写入，而根本不请求行，因此它仍然无效。

如果您假设写分配策略，那么缓存行C将在M状态下被请求(至少在一个缓存级别上，并且肯定在LLC中)。因此，这里的答案将取决于缓存的数量以及写策略。

但I4不应使A或B失效，因此它们都处于独占模式。唯一使它们失效的方法是，如果另一个处理器给它们写信，或者您有冲突。我不清楚您的内存位置A、B和C是如何映射到缓存行的。如果它们是一对一且缓存中没有冲突，则A和B将保持独占模式，如果存在冲突，则需要根据替换策略来决定。

第二个问题的答案也取决于缓存的数量和你的LLC是否是回写的。当I4写入块6时，它已经在缓存中了，这意味着它将同时修改这个缓存和较低级别的缓存，后者将被标记为M(假设较低级别的缓存是写回的)。同时，第4块没有失效。

当I6写入块4时，同样的情况也会发生。该块将被写入此缓存中，也将写入较低级别的缓存中。较低级别的缓存将标记为M(同样，假设较低级别的缓存是写回的)。

如果你澄清所有这些假设，我可以画出正确的(在我看来)的图表。

希望这能有所帮助！