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

空间局部性：如果一个存储器的位置被引用，那么将来他附近的位置也会被引用
比如顺序结构、数组

Cache的作用

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。为了解决这个问题，CPU厂商在CPU中内置了少量的高速缓存Cache，以解决访存速度和CPU运算速度之间不匹配的问题

带Cache的CPU访存过程

CPU和Cache交换数据以字为单位。Cache与主存以块为单位，一个缓存行（Cache Line）对应一个主存块

读：

• Cache命中，则直接从Cache中读取数据
• Cache不命中，则访问主存，并将一个主存块调入Cache中，存入为一个缓存行。这个过程中可能由于Cache满而发生替换，替换算法包括RAND、FIFO、LRU、LFU

写：

• Cache命中时
  • 写回法（write back）：CPU只将数据写入Cache，只有当数据调出Cache时，才写入主存
  • 写穿法（write through）：CPU同时将数据写入Cache和主存
• Cache不命中时
  • 写分配法：从主存中将数据块调入Cache，并修改Cache，和写回法配合使用
  • 非写分配法：只写入主存，不调入Cache，和写穿法配合使用

Cache和主存的映射方式（三种）：直接映射、全相联映射、组相联映射