MESI Cache Koherens Protokol: Tilstande, Overgange og Multiprocessor Rolle

MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid) er en write-back cache koherens protokol for shared-memory multiprocessorer. Hver cache-linje har præcis én tilstand.

Tilstandsdefinitioner

• M (Modified): Linje er dirty (≠ hukommelse); kun denne cache har en gyldig kopi. Ejer skal skrive tilbage ved eviction eller snoop.
• E (Exclusive): Linje er clean (= hukommelse); kun denne cache har en kopi. Kan skrive stille → M.
• S (Shared): Linje er clean; flere caches kan holde kopier. Skrivning kræver bus upgrade (invalidering) → M.
• I (Invalid): Linje er ugyldig; skal hentes ved adgang.

Vigtige Overgange (Snooping Bus)

• Read Miss: Broadcast → hvis en anden cache har M, skriver den tilbage (intervention); anmoderen får E (hvis eneste) eller S.
• Write Hit i S: Broadcast invalidering → bliver M.
• Write Hit i E: Stil opgradering til M.
• Write Hit i M: Stil (allerede eksklusiv).

Fordele

• Reducerer bus-trafik vs. write-through protokoller.
• Enkelt skriver (M) garanterer koherens.
• E-tilstand undgår unødvendige invalideringer for private data.

Varianter

MESIF (Intel: Forward state), MOESI (AMD: Owned state), Dragon (opdateringsbaseret).