cache state

常用的cache一致性协议有：AXI、ACE和CHI。在ACE和CHI中分别定义了cache的state，而cache state是进行一致性维护的基础。ACE定义了MESI和MOESI这两种状态，接下来先说一下CHI的cache state。

假设现在所有的cache都没有数据。

CPU0从DDRC读了一个数据到L00，这个数据地址是0x0010，数据是0x1111。那么L00有这个数据了！

先定义一下cache state model，在一个cache，有一个数据，这个数据给定义了这几种属性：

1）valid跟invalid：这个好理解呀，你读回来一个数据，你这个cache这个数据就是valid的，如果这个数据在其他cache修改了，你这就是个旧数据，那就是invalid。

比如说cpu1也读到这个数据了，也就是L01也有这个数据。然后cpu0改写了这个地址的数据，那你L01里面的就是旧数据，就是invalid的了。

2）Unique跟Shared：Unique的意思是这个地址的数据，只在我这个cache里面有，其他的cache都没有这个数据。Shared的意思，请注意！！！，Shared表示可能有其他cache里面有这个数据，仅仅是可能而已！

比如说cpu0读到的这个数据，L01里面必须没有这个地址的数据，就Unique。如果cpu0读到的这个数据状态是Shared，那L01里面可能有这个地址的数据，也可能没有。

3）clean跟Dirty：这个有一点点复杂，简单说来，根据有没有责任更新主存来。Dirty呢，表示我有责任要更新主存。Clean呢，表示我没有责任更新主存。为啥要更新主存呢，就是因为cache里面的数据跟主存里面的数据不一样，有新数据了。那是不是一个cache有新数据了，就有责任更新主存了？诶不一定哟！

比如说：cpu0读到的这个数据，然后改写了，原来数据地址是0x0010，数据是0x1111，现在跟主存里面的数据是一样的，所以没有责任更新主存，是clean的。

现在把数据改成0x2222了，诶！你就成了Dirty的了，你有责任要更新主存了。

但是现在cpu1从L00读到这个地址（可以不从主存里面读的）到L01，那么L01里面的数据也是0x2222了。那么！！两个cache的状态是什么呢！

答案是一个是Dirty，一个是Clean。哪个是Dirty，哪个是Clean呢！！？？都！可！以！看怎么实现，反正现在两个cache数据都跟主存的不一样。至少而已只需要一个有责任去更新主存就好了，另一个clean。

4）Full、Partial和Empty：一般来说，我们从主存里面不会只读一个地址8bit的数据，我们会读一个cacheline，一个cacheline可能是512bit，可能更大也可能更小。假设我们是512bit也就是64Byte，CPU0读到的这个64Byte的数据，然后CPU0改了其中1Byte，那你就叫做Partial Dirty了。64Byte全改了就叫Full Dirty。那么Empty是个啥呢？就是你cache里面有一个地址，但是没有数据。为啥要这么玩？看下面cacheline的state吧哈

cache state model这东西说来也是纯软的，跟Protocol属于同一种东西，但定义了这些东西是要为硬件服务的，怎么服务呢？看cacheline state。