Основные переходы

При запросах на чтение (R):

Чтение (R1): М в М. Запрос на чтение приводит к кэш-попаданию, данные находятся в кэш-памяти и передаются в процессор.

Чтение (R2): Е в Е. Как и в предыдущем случае, запрос на чтение приводит к кэш-попаданию, данные находятся в кэш-памяти и передаются в процессор.

Чтение (R3): S в S. Запрос на чтение приводит к кэш-попаданию, данные находятся в кэш-памяти и передаются в процессор. Суммируя эти случаи, можно сказать, что, согласно принципу организации кэш-памяти, кэш-попадание при запросе на чтение не влияет на состояние кэш-памяти и не изменяет хранящуюся в памяти информацию.

Чтение (R4): I в E. Запрос на чтение приводит к кэш-промаху, данных в кэш-памяти нет. Кэш-контроллер запускает внешний цикл чтения для того, чтобы прочитать строку из памяти и заполнить строку кэш -памяти. (Строка кэш-памяти заполняется только про кэш промахах). При этом адрес внешнего цикла чтения доступен контролерам всех устройств кэш-памяти. При этом возможны случаи попадания (в других КЭШах в строки в состояниях M, E или S). При отрицательных результатах просмотров производится операция заполнения кэш-строки и при WT = 0 (Установлен режим обратной записи) состояние строки определяется как E. Запись производится и в строку кэш-памяти, и в строку основной памяти.

Чтение (R5): I в S. Как и в предыдущем случае, запрос на чтение приводит к кэш-промаху, данных в кэш-памяти нет. Кэш-контроллер запускает внешний цикл чтения для того, чтобы прочитать строку из памяти и заполнить строку КЭШ. При этом адрес внешнего цикла чтения также доступен контролерам всех КЭШей. При этом возможны случаи попадания (в других КЭШах в строки в состояниях M, E или S). При любых результатах просмотров при WT = 1 (режим сквозной записи) производится чтение памяти с отправкой данных в процессор, а состояние строки КЭШ определяется как S.

При попаданиях в режимах просмотров других кэшей в состояниях: M или E производится сохранение данных этих строк в памяти и определение их состояний, как S.

Чтение (SR1):М в S.

Чтение (SR2):E в S.

При запросах на запись (W):

Запись (W1): М в М запрос на запись приводит к кэш-попаданию, данные находятся в кэш-памяти и перезаписываются. Согласно протоколу MESI, это соответствует стратегии кэш-памяти с отложенной записью, поэтому на внешнюю шину не посылается запрос на выполнение цикла отложенной записи.

Запись (W2): Е в М как и в предыдущем случае, запрос на запись приводит к кэш-попаданию, благодаря чему перезапись кэш-строки не требуется. Кэш-контроллер перезаписывает кэш-строку и отмечает ее как модифицированную. Согласно протоколу MESI, этот случай также соответствует стратегии кэш-памяти с отложенной записью, поэтому запрос на выполнение цикла отложенной записи на внешнюю шину не посылается.

Запись (W3): S в E запрос на запись приводит к кэш-попаданию. Поскольку исходная строка помечена как разделяемая, она может храниться и в других кэш-блоках. Согласно протоколу MESI, разделяемые строки в кэшах других процессоров должны быть объявлены недействительными. Кэш-контроллер обновляет кеш-строку своего процессора и при WT = 0 определяет ее как E, запускает цикл записи на внешнюю шину для перевода кэш-строк других процессоров, опознавших адрес строки записи, в состояние I и обновленияоперативной памяти.

Запись (SW3): S в I.

При попаданиях в режимах просмотров других блоков кэш-памяти в состояниях S производится изменение их состояния на I.

Запись (W4): S в S в этом случае запрос на запись тоже приводит к кэш-попаданию. Поскольку исходная строка помечена как разделяемая, она может храниться и в других блоках кэш-памяти. Согласно протоколу MESI, разделяемые строки в блоках кэш- памяти других процессоров должны быть объявлены недействительным. Кэш-контроллер обновляет кеш-строку своего процессора и при WT = 1 определяет ее как S, запускает цикл записи на внешнюю шину для перевода кэш-строк других процессоров, опознавших адрес строки записи, в состояние I и обновленияоперативной памяти.

Запись (SW4): S в I.

При попаданиях в режимах просмотров других кэшей в состояниях: S производится определение их состояний, как I.

Запись (W5):I в I: запрос на запись приводит к кэш-промаху, данных в кэш-памяти нет. Протокол MESI не включает в себя стратегию записи с размещением. По этой причине нужный элемент данных из основной памяти пересылается в процессор, но в кэш-память не загружается. Кэш-строка остается недействительной.

Вопросы для самопроверки:

1. Состояния строки М (модифицированная),

2. Состояния строки E (единственная),

3. Состояния строки S (разделяемая),

4. Состояния строки I (недействительная),

5. Ситуации перехода строки в состояние I (все варианты),

6. Ситуации перехода строки в состояние S (все варианты),

7. Ситуации перехода строки в состояние Е (все варианты),

8. Ситуации перехода строки в состояние М (все варианты),

9. Механизм управления блокировки состояний Е и М битом WT,