c - 在这种情况下，缓存一致性如何影响性能

Question

假设核心 A 正在修改变量 X，而核心 B 正在读取该变量 (X)。当然在这种情况下，缓存一致性协议会更新核心 B 的缓存，因为 X 已被核心 A 修改，这种缓存一致性当然会减慢核心 B 上的执行速度。但是，这种缓存一致性也会影响核心 A 的性能吗？假设变量 X 驻留在其缓存中。

Answer 1

是的。它可以通过多种方式影响性能。人们使用的标准协议是 MSI（修改、共享、无效）的一些变体，有时会在协议中添加 O（所有者）和通常 E（独占）。在您的示例中，核心 A 将以修改（或独占）状态开始，核心 B 的读取将强制核心 A 将其更改为共享状态。此操作会占用缓存中的周期，因为在任何给定时间内核可以执行的操作非常多。这对核心 A 的影响不是很大，因为它不在关键路径中。更大的影响是 Core A 是否再次写入。由于缓存行处于共享（或无效）状态，它必须发出请求将自身升级到 M 或 E。该请求必须转到 Core B。此操作在关键路径上，写入可以' t 完成，直到缓存块升级。也就是说，写入通常会被缓冲，并且处理器通常不会在此操作上被阻塞。

Answer 2

是的，在当今使用 ME(O)SI 一致性协议的微架构上，它也会减慢 A 的更新速度X。这样做的原因是 B 的读取将X在复制之前将包含缓存行的缓存线置于“共享”状态，然后 A 的写入必须使 B 的副本无效才能进入“独占”状态，然后才能再次修改它。

综上所述，A 的写入X实际上可能不会停止 A 的执行管道。这取决于架构和编程语言的内存一致性模型，以及写入是作为原子操作还是作为后续的写入栅栏被强制退出。