内部レベルのキャッシュを包括的外部レベルのキャッシュ内に書き戻すことはできますか？

rohith 2019-12-23 04:05.

私は同様の質問をしました：より低いレベルのキャッシュはより高い関連性を持ち、それでも包含を保持できますか？

2レベルのキャッシュがあるとします。（L1はCPU（内部/下位レベル）に最も近く、L2はその外部にあり、メインメモリに最も近い）L1キャッシュは書き戻すことができますか？

私の試み）
キャッシュを介した書き込みのみが必要であり、L1にキャッシュを書き戻すことはできないと思います。ブロックがL1キャッシュで置き換えられた場合、包含を保持するために、ブロックをL2とメインメモリに書き戻す必要があります。したがって、書き戻す必要があり、書き戻す必要はありません。

これらの疑問はすべて、以下の試験問題から生じます。：P

質問）マルチレベルキャッシュ階層の2つのキャッシュレベルL1とL2の間に保持するために含めるには、次のうちどれが必要ですか？

I）L1はライトスルーキャッシュである
必要がありますII）L2はライトスルーキャッシュである必要があります
III）L2の結合性はL1の結合性よりも大きい必要があります
IV）L2キャッシュは少なくともL1キャッシュと同じ大きさである必要があります

A）IVのみ
B）IおよびIVのみ
C）I、IIおよびIVのみ
D）I、II、IIIおよびIV

私の理解によると、答えはオプション（B）である必要があります

caching memory memory-management cpu-architecture cpu-cache

2 answers

Peter Cordes 2019-12-23 12:37.

実際の反例：Intel i7シリーズ（Nehalem以降）には、包括的である大規模な共有（コア間）L3があります。また、すべてのレベルはライトバック（コアごとのプライベートL2およびL1dを含む）であり、外部キャッシュの帯域幅要件を削減します。

包括的とは、外部キャッシュタグが、内部キャッシュの有効な状態にあるすべての行に対して無効以外の状態を持つことを意味します。データの同期も維持されるとは限りません。https://en.wikipedia.org/wiki/Cache_inclusion_policyこれを「値の包含」と呼びます。はい、ライトスルー（または読み取り専用）内部キャッシュが必要です。これはオプションBであり、単なる「包括的」よりも強力です。

特にInteli7での定期的な包含についての私の理解は、データは古くなる可能性がありますが、タグは常に包括的であるということです。さらに、これはマルチコアCPUであるため、L3タグは、どのコアのプライベートL2 / L1dキャッシュが排他的または変更された状態のラインを所有しているかを示します。したがって、別のコアがその行を読み書きしたい場合に、どちらに話しかけるかがわかります。つまり、これらのマルチコアCPUのスヌープフィルターとして機能します。

逆に、包括的L3キャッシュにタグの一致がない場合、その回線はチップ上のどこにも存在しません。（したがって、無効化メッセージをすべてのコアに渡す必要はありません。）インテルCorei7プロセッサーで使用されているキャッシュマッピング手法も参照してください。詳細については。

行を書き込むには、内部キャッシュが外部キャッシュを介してそれをフェッチ/ RFOする必要があるため、L1d / L2書き込みミス（排他的論理和または排他的論理和ではない）からのRFO（所有権の読み取り）を処理するときに、その方法で包含を維持する機会があります。変更された状態）。

どうやらこれは「タグを含む」とは呼ばれていません。その用語には、他の技術的な意味がある場合があります。私はそれが使われているのを見て、それが何を意味するのかについて間違った（？）仮定をしたと思います。タグのみの強制キャッシュインクルージョンとは何ですか？「タグを含む」とは、タグではなくデータも意味しないことを示唆しています。

内部キャッシュ（L1）に変更状態の行があるということは、外部キャッシュの実際のデータが古くなっている場合でも、包括的外部キャッシュがその行に一致するタグを持つことを意味します。（この場合、通常どの状態キャッシュが使用されるかはわかりません。コメントの@Hadiによると、無効ではありません。他のコアからの読み取り要求を満たすためにこの古いデータの使用を回避する必要があるため、共有されていないと思います。）

データが最終的にL1から書き戻されると、L1から削除された外部キャッシュでのみModified状態になります。

Ramdas M 2020-01-03 23:45.

あなたの質問への答えは1Vになります）L2はもっと大きくする必要があるだけです。すなわちオプションA

包括的とは、L1の行がL2に存在する必要があることを意味するだけです。この行はL1でさらに変更でき、L1の状態も同じように反映されます。他のコアがL2を検索すると、L1の回線の状態をスヌープし、必要に応じてWBを強制できます。

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