一、性能
1.1 在分层存储结构中，随着存储容量的增加，延迟也随之增加。参考
从数据可以看出，L1缓存和主存访问速度相差200倍。
二、缓存行
CPU缓存的基本单位是缓存行，主存数据和缓存的映射存在下列关系：
2.1 直接映射缓存
1、 index用于计算在哪一个缓存行
2、 offset用于计算在缓存行的哪个字节
3、 tag用于判断缓存是否命中（假设0x7f6601 和 0x8f6602两个地址，低位都一样，缓存行和字节偏移都命中了，tag不命中）
缺点：
图中，cache缓存8行数据，当访问第0行、第8行、第16行时，缓存无法命中，每次都要去主存加载，发生缓存颠簸
2.2 多路组相连
这是一个两路组相连的示意图：
1、index定位组
2、组内依次对tag进行对比（可以通过硬件并行比较增加性能）
三、缓存一致性
3.1 问题描述：
处理器 1 读 X ：从内存读取24并缓存
处理器 2 读 X ：从内存读取24并缓存
处理器 1 写 X = 32 ：更新自己的缓存
处理器 3 读 X = ？
如何保证缓存的一致性？参考
3.2 解决方案
3.1.1 嗅探-Snooping Solution(Snoopy Bus)
根据写操作对缓存数据的影响嗅探协议可分为：
Write-invalidate：
当处理器写入数据时，所有的独立缓存将通过总线嗅探得到通知，并标志自己的缓存失效。这保证了全局只有一份缓存是有效的。
- MSI
- MESI
- MOSI
- MOESI
- MESIF
Write-update：
当处理器写入数据时，所有的独立缓存将通过总线嗅探得到通知，并更新自己的缓存。通过总线广播给所有的缓存造成了总线繁忙，所以不常见。
3.1.2 目录-Directory-Based Schemes
3.2 MESI协议参考
MESI是四个状态的首字母缩写，在缓存行中用2个bit标志该缓存行的状态。
- M:Modified（只存在当前缓存行，已被修改，和主存不一致，需要更新回主存）
- E:Exclusive（只存在当前缓存行，和主存一致）
- S:Shared（其他缓存行也存在该数据，和主存一致）
- I:Invalid（此缓存行失效）
MESI的状态迁移：
四、参考文献
0.Java角度理解CPU缓存
1.Cache的基本原理
2.每个开发者需要知道的数据
3.硬件角度看内存屏障
4.软件角度内存屏障
5.stackoverflow-How do cache lines work?
6.courses-pdf
