目錄

一、Common Notations and Data Structures

1、Coherence Messages

2、Access Permissions

3、Data Structures

二、Coherence controller FSM Diagrams

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官網教程：gem5: Cache Coherence Protocols

一、Common Notations and Data Structures

（常用符號和數據結構）

1、Coherence Messages

一致性消息：這些消息在每個協議的<protocol-name>-msg.sm文件中描述。

消息	描述
ACK/NACK	對等待解決方向后決定下一步動作的請求的肯定/否定確認。例如，寫回請求、獨占請求【如果接收方能夠成功執行這個請求，它將發送 ACK 給發送方，表示已接收并成功執行了操作。如果接收方無法執行寫回請求，它將發送 NACK 給發送方，表示無法執行該請求或需要進一步處理。】
GETS	請求共享權限以滿足CPU的加載或IFetch。
GETX	請求獨占訪問。
INV	用于將緩存塊失效的請求。當一個緩存塊失效時，表示該緩存塊中保存的數據不再有效，需要從下一個緩存級別或目錄中獲取最新的數據副本。這可以由一致性協議本身觸發，也可以由下一個緩存級別/目錄觸發，以強制包含或觸發DMA訪問的寫回，以獲取最新的數據副本。
PUTX	請求寫回緩存塊。某些協議（例如MOESI_CMP_directory）僅在需要寫回獨占數據時使用此請求。
PUTS	請求以共享狀態寫回緩存塊。
PUTO	請求以擁有狀態寫回緩存塊。
PUTO_Sharers	請求以擁有狀態寫回緩存塊，但仍存在其他共享該塊的緩存。
UNBLOCK	解除阻塞的請求，用于解除下一級緩存級別或目錄中的消息的阻塞狀態。

2、Access Permissions

這些與每個緩存塊相關聯，確定對該塊允許進行哪些操作。它與一致性協議狀態密切相關。

權限	描述
Invalid	緩存塊無效。表示該緩存塊中保存的數據不再有效，需要從內存層次結構的其他位置獲取最新的數據副本。對無效操作無動作（可能發送一個ACK）。對替換操作無動作。相關的一致性協議狀態為I或NP，是每個協議中的穩定狀態。
Busy	TODO（當前正在忙于處理任務，無法立即響應其他請求或執行其他操作）。
Read_Only	只允許加載、寫回和使失效操作。在轉換到其他狀態之前不能執行存儲操作。
Read_Write	允許加載、存儲、寫回和使失效操作。通常表示該塊已被修改。

3、Data Structures

• 消息緩沖區（Message Buffers）：TODO（尚未提供相關信息或待進一步補充）
• TBE表：TODO（尚未提供相關信息或待進一步補充）
• 計時器表（Timer Table）：該表維護了一個基于地址的計時器映射。對于每個目標地址，可以關聯并添加一個超時值（timeout value）到計時器表中。例如，MOESI_CMP_directory協議的L1緩存控制器實現使用這種數據結構來觸發緩存塊的單獨超時。在內部，計時器表使用事件隊列來安排超時。計時器表支持基于輪詢的接口，可以使用isReady()方法檢查是否發生了超時。可以使用set()方法設置地址的超時值，并使用unset()方法將超時值從計時器表移除。
• 相關文件：
  • src/mem/ruby/system/TimerTable.hh：聲明TimerTable類
  • src/mem/ruby/system/TimerTable.cc：實現TimerTable類的方法，處理地址和超時的設置，使用事件隊列調度事件。

二、Coherence controller FSM Diagrams

（一致性控制器有限狀態機圖表）

• 在有限狀態機圖表中，通常只顯示穩定狀態，即狀態之間沒有顯示出具體的過渡。
• 使用"Event list"、"Event list : Action list"或"Event list : Action list : Event list"的注釋來注釋轉換。【例如，"Store : GETX" 表示在 "Store" 事件上觸發了狀態的轉換，并發送了一個 "GETX" 消息。而 "GETX : Mem Read" 表示在接收到 "GETX" 消息時觸發了狀態的轉換，并發送了一個內存讀取請求。】

  • "Event list"：表示在某個事件列表上觸發了狀態的轉換。

  • "Event list : Action list"：表示在某個事件列表上觸發了狀態的轉換，并執行了相應的動作列表。

  • "Event list : Action list : Event list"：表示在某個事件列表上觸發了狀態的轉換，執行了相應的動作列表，并在轉換后進入了另一個事件列表。

• 只列出了主要的觸發器和動作，而可選的動作（例如根據塊是否臟來決定是否進行寫回）用方括號 [ ] 括起來。
• 在圖表中，轉換標簽通常與橫穿轉換標簽或最近的弧相關聯，以顯示狀態之間的關系和轉換的觸發條件。