多处理机Cache一致性问题

 1.基于监听协议：

        通常使用两种策略来解决Cache一致性问题：写无效策略和写更新策略。

        写无效策略（write invalidate）是指当某个处理器更新其私有Cache中的某个数据时，它通知所有其它Cache这一数据在它们中的副本从此均无效。这样就可以避免其它"过时"的副本被使用而造成错误。

        写更新策略（write update）是指当某个处理器更新其私有Cache中的某个数据时，它把所更新的数据发送给所有的其它Cache，以更新这一数据在其它Cache中的所有副本。一般来说，使用写更新策略，需要传输更新后的数据，而写无效只需传输写无效信息，因此写更新传输的数据量比写无效要大。而且，被更新的数据的某些副本以后也不一定再被使用。例如上图中，P₁更新X后，P₂不一定再使用变量X的值。因此每次都对所有的副本都更新是没有必要的。

    请注意，写无效和写更新是维护Cache一致性的策略，它与维护Cache与主存储器一致性的策略没有必然的关系。无论是使用写无效策略还是写更新策略，共享存储器中的数据副本都可以通过写直达或写回策略来维护与Cache的一致性。

      写回法：当CPU写Cache命中时，只修改Cache的内容，而不立即写入主存；只有当此行被换出时才写回主存。

      写直达：又称全写法，当写Cache命中时，Cache与主存同时发生写修改，因而较好的维护了与主存的内容一致性。

      写一次法：是写回法与全写法的折中方法：写命中与写未命中的处理方法与写回法基本相同，只是第一次写命中时要同时写入主存。这是因为第一次写Cache时，CPU要在总线上启动一个存储写周期，其他Cache监听到此主存块地址及写信号后，即可拷贝该块或及时作废，以便维护系统全部Cache的一致性。
   例如，如果采用写无效策略和写直达策略，当处理器P修改私有Cache中的某一数据时，不但要向其它处理器的Cache发送无效信息，而且要将共享存储器中该数据的副本更新。最终，处理器P的私有Cache和共享存储器中的数据是相同而且是正确的，而其它处理器Cache中该数据的副本被标记为无效。如果采用写无效策略和写回策略，当处理器P修改私有Cache中的某一数据时，不但要向其它处理器的Cache发送无效信息，而且要向共享存储器发送无效信息。最终，只有处理器P的私有Cache中的数据是正确的，而共享存储器和其它处理器Cache中该数据的副本均被标记为无效。

2.基于目录协议

       使用Cache目录来存放有关数据块拷贝驻留在Cache中的信息，把使其他Cache数据块无效的一致性命令只发给存放有相应数据块的Cache，从而支持Cache的一致性。 根据目录的结构特点，基于目录的协议可分为3类：全映射（full-map）目录、有限（limited）目录、和链式（chained）目录。