Cachekoherensetrafikk

Cachekoherensetrafikk refererer til meldingsutvekslingen mellom cacheminner i et flerprosessor- eller flertrådsmiljø som er nødvendig for å opprettholde en konsekvent oppfattelse av data i alle cachelagre. Trafikken oppstår når prosessorer leser eller skriver data som kan være kopiert til flere caches, og hvor kontrollmeldinger må utveksles mellom caches og/eller memory controllere for å sikre riktig tilstand av hver cachelinje.

Når en cache oppdaterer en blokke, må andre caches få beskjed om at de må oppdatere eller invalideres. Dette kan innebære innvalidasjoner eller oppgraderinger av tilstander, og resulterer i transaksjoner på kommunikasjonskanaler som busser eller directory-systemer. Koherensmeldinger inkluderer også oppdateringer av tilstander, flytting av eierskap og bekreftelser som sikrer at en gitt data aldri blir ukonsistent mellom ulike caches.

Vanlige koherensprotokoller omfatter MSI, MESI, MOESI og varianter som MOESIF. Disse protokollene definerer mulige tilstander som Modified, Exclusive, Shared og Invalid, og i noen tilfeller Owned eller Forward. Snooping-protokoller overvåker trafikken på en felles buss, mens directory-baserte systemer bruker et sentralt eller distribuert register for å holde oversikt over hvilke cacher som har kopier av en blokke. Moderne prosessorer benytter ofte avledede eller tilpassede varianter av disse protokollene for å balansere trafikk og latens.

Koherensetrafikkens karakter avhenger av arbeidsmønstre, spesielt i hvor stor grad data deles mellom kjerner og hvor skriveintensive operasjoner er. Trafikken påvirker systemets totalbåndbredde og latens, og er derfor sentral i designvalg som cachehierarkier, busstyrke og valgene mellom snooping og directory-baserte løsninger. Reduksjon av trafikk skjer gjennom effektive protokoller, hierarkiske cachestrukturer og optimerte kommunikasjonsschemata.