1.CPU多級(jí)緩存

1.1 為什么需要CPU cache

CPU的頻率太快了，快到主存跟不上，這樣在處理器時(shí)鐘周期內(nèi)，CPU常常需要等待主存，浪費(fèi)資源。所以cache的出現(xiàn)，是為了緩解CPU和內(nèi)存之間速度的不匹配問題（結(jié)構(gòu)：cpu >> cache >> memory）.

1.2 CPU cache有什么意義

1.時(shí)間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問，那么在不久的將來它很可能被再次訪問
2.空間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問，那么與它響鈴的數(shù)據(jù)很快也可能被訪問

1.3 CPU緩存一致性協(xié)議 MESI

• M: 被修改（Modified)

該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，并且是被修改過的（dirty),即與主存中的數(shù)據(jù)不一致，該緩存行中的內(nèi)存需要在未來的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)（允許其它CPU讀取請(qǐng)主存中相應(yīng)內(nèi)存之前）寫回（write back）主存。
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當(dāng)被寫回主存之后，該緩存行的狀態(tài)會(huì)變成獨(dú)享（exclusive)狀態(tài)。

• E: 獨(dú)享的（Exclusive)

該緩存行只被緩存在該CPU的緩存中，它是未被修改過的（clean)，與主存中數(shù)據(jù)一致。該狀態(tài)可以在任何時(shí)刻當(dāng)有其它CPU讀取該內(nèi)存時(shí)變成共享狀態(tài)（shared)。
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同樣地，當(dāng)CPU修改該緩存行中內(nèi)容時(shí)，該狀態(tài)可以變成Modified狀態(tài)。

• S:共享的（Shared)

該狀態(tài)意味著該緩存行可能被多個(gè)CPU緩存，并且各個(gè)緩存中的數(shù)據(jù)與主存數(shù)據(jù)一致（clean)，當(dāng)有一個(gè)CPU修改該緩存行中，
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其它CPU中該緩存行可以被作廢（變成無效狀態(tài)（Invalid））。

• I: 無效的（Invalid）

該緩存是無效的（可能有其它CPU修改了該緩存行）。

MESI狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖.png

MESI轉(zhuǎn)移表.png

2.JMM

CPU多級(jí)緩存1.jpg

CPU與JMM1.jpg

CPU與JMM2.jpg

JMM.jpg

JMM同步操作.jpg

JMM與線程.jpg