MESI协议是一种常用的缓存一致性协议，用于解决多核CPU中高速缓存的同步问题。它通过一系列的机制来保证多个CPU核心之间的缓存数据的一致性。

1. MESI协议概述：

   • MESI是Modified、Exclusive、Shared、Invalid的缩写，分别代表了缓存行的四种状态。
   • 每个缓存行都有一个状态位，用于表示当前缓存行的状态。
   • MESI协议通过状态位的变化来实现缓存一致性。

2. 缓存行的四种状态：

   • Modified（M）：表示该缓存行已被修改，并且与主内存中的数据不一致。
   • Exclusive（E）：表示该缓存行是唯一的，与主内存中的数据一致，但没有被其他缓存使用。
   • Shared（S）：表示该缓存行与主内存中的数据一致，并且被其他缓存共享。
   • Invalid（I）：表示该缓存行无效，即不包含有效的数据。

3. MESI协议的操作：

   • 当一个CPU核心要读取一个缓存行时，首先检查该缓存行的状态：
     • 如果状态是M或E，表示该缓存行已被修改或是唯一的，可以直接读取。
     • 如果状态是S，表示该缓存行被其他缓存共享，可以直接读取。
     • 如果状态是I，表示该缓存行无效，需要从主内存中读取数据，并将状态设置为S。
   • 当一个CPU核心要修改一个缓存行时，首先检查该缓存行的状态：
     • 如果状态是M或E，表示该缓存行已被修改或是唯一的，可以直接修改。
     • 如果状态是S，表示该缓存行被其他缓存共享，需要将状态设置为M，并将数据从主内存读取到该缓存行。
     • 如果状态是I，表示该缓存行无效，需要从主内存中读取数据，并将状态设置为M。

4. 多核CPU高速缓存同步的过程：

   • 当一个CPU核心修改一个缓存行时，它会将该缓存行的状态设置为M，并将数据写入缓存。
   • 其他CPU核心在读取或修改该缓存行时，会通过总线嗅探机制检测到该缓存行的状态变化。
   • 如果其他CPU核心检测到该缓存行的状态变为M，表示该缓存行已被修改，需要将自己的缓存行状态设置为I，并将数据从缓存中清除。
   • 当其他CPU核心再次读取该缓存行时，会从主内存中读取最新的数据，并将状态设置为S。

MESI协议通过状态位的变化和总线嗅探机制来实现多核CPU高速缓存的同步，保证了缓存数据的一致性。

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1. MESI协议：如何让多核CPU的高速缓存保持一致？ - 知乎
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