最簡(jiǎn)單的高速緩存的配置俏竞，數(shù)據(jù)的讀取和存儲(chǔ)都經(jīng)過(guò)高速緩存，CPU核心與高速緩存有一條特殊的快速通道踪蹬；主存和高速緩存都連在系統(tǒng)總線上胞此，這條總線還用于其他組件的通信。
高速緩存出現(xiàn)不久跃捣，系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜漱牵，高速緩存與主存之間的速度差異被拉大，直到加入了另一級(jí)緩存疚漆，新加入的這級(jí)緩存比第一緩存更大酣胀，而且更慢，而且經(jīng)濟(jì)上不合適娶聘，所以有了二級(jí)緩存闻镶，甚至是三級(jí)緩存。
一丸升、為什么需要CPU cache铆农？
CPU的頻率太快了，快到主存跟不上狡耻，這樣在處理器時(shí)鐘周期內(nèi)墩剖，CPU常常需要等待主存，浪費(fèi)資源夷狰，所 以cache的出現(xiàn)岭皂，是為了緩解CPU和內(nèi)存之間速度的不匹配問(wèn)題（結(jié)構(gòu)：cpu->cache->memort）
二、CPU cache有什么意義沼头？
1爷绘、時(shí)間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問(wèn)，那么在不久的將來(lái)他很可能被再次訪問(wèn)
2进倍、空間局部性：如果某個(gè)數(shù)據(jù)被訪問(wèn)土至，那么與他相鄰的數(shù)據(jù)很快也可能被訪問(wèn)
三、緩存一致性（MESI）
CPU中每個(gè)緩存行使用四種狀態(tài)進(jìn)行標(biāo)記
M：Modified 修改
指的是該緩存行只被緩存在該CPU緩存中猾昆，并且是被修改過(guò)的毙籽，因此他與主存的數(shù)據(jù)是不一致的，該緩存行中的數(shù)據(jù)需要在未來(lái)的某個(gè)時(shí)間點(diǎn)（允許其他CPU讀取主存相應(yīng)的內(nèi)容之前）寫回主存毡庆，然后狀態(tài)變成E（獨(dú)享）坑赡。
E ：Exclusive 獨(dú)享
緩存行只被緩存在該CPU的緩存中烙如，是未被修改過(guò)的，與主存的數(shù)據(jù)是一致的毅否，可以在任何時(shí)刻當(dāng)有其他CPU讀取該內(nèi)存時(shí)亚铁，變成S（共享）狀態(tài)，當(dāng)CPU修改緩存行的內(nèi)容時(shí)螟加，變成M（修改）的狀態(tài)徘溢。
S ：Share 共享
意味著該緩存行可能被多個(gè)CPU進(jìn)行緩存，并且該緩存中的數(shù)據(jù)與主存數(shù)據(jù)是一致的捆探，當(dāng)有一個(gè)CPU修改該緩存行時(shí)然爆，其他CPU是可以被作廢的，變成I（無(wú)效的）黍图。
I ：Invalid 無(wú)效的
對(duì)應(yīng)的四個(gè)操作
local read：讀本地緩存
local write：寫本地緩存
remote read：將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)讀取過(guò)來(lái)
remote write：將數(shù)據(jù)寫回主存
緩存一致性
為了達(dá)到數(shù)據(jù)訪問(wèn)的一致曾雕，需要各個(gè)處理器在訪問(wèn)緩存時(shí)遵循一些協(xié)議，在讀寫時(shí)根據(jù)協(xié)議來(lái)操作助被，常見的協(xié)議有MSI剖张，MESI，MOSI等揩环。我們介紹其中最經(jīng)典的MESI協(xié)議搔弄。
在MESI協(xié)議中，每個(gè)cache line有4個(gè)狀態(tài)丰滑，可用2個(gè)bit表示顾犹，它們分別是
狀態(tài) 描述
M(Modified) 這行數(shù)據(jù)有效，數(shù)據(jù)被修改了褒墨，和內(nèi)存中的數(shù)據(jù)不一致炫刷，數(shù)據(jù)只存在于本Cache中。
E(Exclusive) 這行數(shù)據(jù)有效貌亭，數(shù)據(jù)和內(nèi)存中的數(shù)據(jù)一致，數(shù)據(jù)只存在于本Cache中认臊。
S(Shared) 這行數(shù)據(jù)有效圃庭，數(shù)據(jù)和內(nèi)存中的數(shù)據(jù)一致，數(shù)據(jù)存在于很多Cache中失晴。
I(Invalid) 這行數(shù)據(jù)無(wú)效
E剧腻、狀態(tài)
只有Core 0訪問(wèn)變量x，它的Cache line狀態(tài)為E(Exclusive)
S涂屁、狀態(tài)
3個(gè)Core都訪問(wèn)變量x书在，它們對(duì)應(yīng)的Cache line為S(Shared)狀態(tài)
M狀態(tài)和I狀態(tài)
Core 0修改了x的值之后，這個(gè)Cache line變成了M(Modified)狀態(tài)拆又，其他Core對(duì)應(yīng)的Cache line變成了I(Invalid)狀態(tài)
