MESI 协议。写入缓存未命中。为什么需要获取主存值？答案

【问题标题】：MESI protocol. Write with cache miss. Why needs main memory value fetch?MESI 协议。写入缓存未命中。为什么需要获取主存值？
【发布时间】：2017-01-03 23:44:55
【问题描述】：

我想知道 MESI 协议使用 写入未命中分配策略 的写入协议实现。假设我们有写请求并且没有其他缓存行副本的缓存未命中。这个diagram 表示下一步是从主存（或二级缓存）中获取值，将其存储并将缓存行标记为 M（已修改）。我想然后新值存储在缓存块中。问题是：为什么我们需要从主存中获取数据的步骤？为什么我们不能简单地将新值写入 I（无效）状态的第一个找到的缓存行/替换最旧的缓存行并将其标记为 M（修改）？

感谢您的帮助！

【问题讨论】：

标签： caching cpu-cache mesi

【解决方案1】：

假设您有 64 字节的高速缓存行，并且您写入了一个字节。不能将“1/64ths of a cache line”放入缓存中，那么剩下的 63 个字节从何而来？它们必须来自主内存（或下一级缓存）。

【讨论】：

好的，我明白了。谢谢你。还有一个问题。相同的情况，但其他（非本地）缓存具有请求的缓存行的副本。例如，在 M（修改的）缓存行复制的情况下，步骤是：写回主存，无效，从主存获取数据到本地缓存行，更新本地缓存行。写入主内存然后读取本地缓存有什么意义？为什么不将缓存线的副本放在总线上并将其保存在本地缓存中。与现有副本的读取缺失中使用的算法相同。
实际上，可以为 64 字节的高速缓存行提供 64 个有效位，并且如果整行在高速缓存中没有被覆盖，则只需要在回写时读取内存。（这是一个很大的开销。）一个因素是空间局部性的假设，即商店附近的物品将在不久的将来被读取。