Intel的Nehalem一出，CPU江湖頓時(shí)失色。其中北橋FSB被滅，CSI/QPI興起是一個(gè)重要因素。也正式宣告了Parallel Bus在處理器領(lǐng)域的王牌地位退出，和Serial Bus或者Point2Point互聯(lián)的統(tǒng)治地位的誕生。。。：走的快（Parallel Bus）不如走的遠(yuǎn)（Serial Bus）。

QPI的互聯(lián)，其中Cache的一致性是一個(gè)關(guān)鍵。

其協(xié)議是什么？MESIF！與經(jīng)典的MESI相比，多了一個(gè)F word。當(dāng)然，不是bad words。這里的F是Forwarding的意思。

在上面的兩個(gè)圖中，左邊的是MESIF；右邊的是經(jīng)典的MESI。MESIF的例子中，我們可以看見(jiàn)，F狀態(tài)的存在其實(shí)就是為了與S狀態(tài)區(qū)別開(kāi)來(lái)。系統(tǒng)中只有一個(gè)F，類比與：在一個(gè)家庭中，婆婆與老婆。如果是雙重領(lǐng)導(dǎo)，事情全mess up。必須是一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)F。找數(shù)據(jù)的時(shí)候，F給你，而非S（系統(tǒng)中有許多S）。讀者一定要注意，F狀態(tài)的引入是為了性能，而非狀態(tài)機(jī)的完備性。沒(méi)有F，S就可以搞定一切[如上右圖]。系統(tǒng)中，對(duì)任何一個(gè)數(shù)據(jù)的Cacheline，有而且只有一個(gè)F。每次一個(gè)新人上臺(tái)，需要數(shù)據(jù)，F就移交。F變成S。最新的數(shù)據(jù)變成F。這也是最佳利用Cache算法中的所謂Temporal Locality和Spatial Locality的考量：年輕人一定是會(huì)持續(xù)工作，時(shí)間長(zhǎng)的。。。；年老的數(shù)據(jù)一定不是常用的；持續(xù)力不夠的。。。另外，讀者從上面兩圖中可以看出，MESI會(huì)造成QPI的鏈路上產(chǎn)生沒(méi)必要的Snooping Response: 系統(tǒng)里多個(gè)婆婆（擁有相同數(shù)據(jù)備份的node）在非常殷勤的告訴一個(gè)申請(qǐng)者：阿拉有數(shù)據(jù)，and here you go。。。

在Nehalem互聯(lián)中，QPI可以有Source Snoop或者Home Snoop。通常而言，小規(guī)模socket互聯(lián)用Source Snoop；大規(guī)?；ヂ?lián)用Home Snoop。

Home Snoop和Source Snoop的本質(zhì)區(qū)別與Snooping時(shí)候MESFI狀態(tài)機(jī)的F狀態(tài)的目的是類似的：在能解決問(wèn)題的同時(shí)，盡量減少互聯(lián)上的Transaction。例如，Home Snoop的意思就是：老大說(shuō)了算，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)；別人都別吭聲。Soure Snoop的意思就是：各個(gè)小山頭都可以摻和，立功表態(tài)。說(shuō)到這里，就理解了，如果是一個(gè)大規(guī)模的Nehalem機(jī)群互聯(lián)，用Home Snoop好；如果是1-8個(gè)Nehalem互聯(lián)，估計(jì)Source Snoop好一些。道理很簡(jiǎn)單：如果是一個(gè)startup，問(wèn)一個(gè)事，吆喝一聲，知道的都回答你，挺好的；如果是一個(gè)10萬(wàn)人的公司，發(fā)個(gè)群發(fā)email給10萬(wàn)個(gè)人，問(wèn)一個(gè)事情，估計(jì)罵你的人比回答你答案的人都多；你最好是問(wèn)主管（Home）。。。

在上圖中，哪個(gè)是Home Snoop？哪個(gè)是Source Snoop？顯然，右圖上Home Snoop；左圖是Source Snoop。Source Snoop一定是而且只是2 Hop就能搞定數(shù)據(jù)，while Home Snoop需要在大本營(yíng)到一下手，需要3 Hop。

MESIF，Intel申請(qǐng)了專利。其專利為：
Forward state for use in cache coherency in a multiprocessor system

該專利是2002年12月9日申請(qǐng)的。2005年7月26日批的。

M-blah-blah-I有許多變種。許多讀者估計(jì)要么會(huì)迷糊，要么靜不下心來(lái)。如果是前者，抓住一個(gè)要素：Write Invalidate。

我曾經(jīng)在若干年前用大白話解釋過(guò)Write Invalidate協(xié)議。學(xué)術(shù)的東西其實(shí)本質(zhì)很簡(jiǎn)單。要理解須先要忘記學(xué)術(shù)，返璞歸真。。。

下圖是一個(gè)MESI的簡(jiǎn)單狀態(tài)機(jī)。在理解Cache一致性協(xié)議狀態(tài)機(jī)的時(shí)候，最容易犯迷糊的是把本CPU的動(dòng)作與Snooping的動(dòng)作混淆。現(xiàn)在簡(jiǎn)單忽悠一下這里面的M狀態(tài)。從M上面圍繞的動(dòng)作，我們可以知道：藍(lán)色的是自已玩自己的動(dòng)作（發(fā)生在本CPU內(nèi)部的）；紅色的是監(jiān)聽(tīng)到友商（別的CPU，或者其他邏輯，反正就是人在江湖，不得不在一起混的那些node，station等等）的動(dòng)作。M的意思是：我現(xiàn)在是獨(dú)家擁有，而且我很牛，還獨(dú)家擁有修改過(guò)的數(shù)據(jù)。我現(xiàn)在自己獨(dú)樂(lè)樂(lè)（Local Read;Local Write)；顯然，沒(méi)人能拿你怎么樣。你多牛呀，你接著當(dāng)M！……但是，突然在總線（FSB）或者互聯(lián)（QPI）上監(jiān)聽(tīng)到了不想看到的事情。。。：（1）有人發(fā)生了讀行為（Remote Read）。你該如何辦？還想一黨獨(dú)大嘛？沒(méi)天理。你要把最新的數(shù)據(jù)給人民。。。而且要把數(shù)據(jù)UPDATE到DRAM里面去。數(shù)據(jù)是天下人的數(shù)據(jù)；而非某個(gè)CPU的數(shù)據(jù)！你的狀態(tài)要變成S（hared）的了。。。。。。（2）有人發(fā)生了寫(xiě)行為（Remote Write）。要奪權(quán)！！！如何處理！？交權(quán)！皇帝輪流轉(zhuǎn)！請(qǐng)把數(shù)據(jù)交出來(lái)，給別人寫(xiě)一寫(xiě)，玩一玩；然后人家變成了M；你自己變成了I（nvalid）了。。。你需要變成S嘛？至少目前沒(méi)必要，除非你想讀。。。。。。

細(xì)心的讀者估計(jì)會(huì)反復(fù)琢磨這個(gè)狀態(tài)機(jī)。請(qǐng)注意I（nvalid）狀態(tài)的輸入！！！嚴(yán)格的一致：全部來(lái)自紅色的Remote Write–這就是我們說(shuō)M-blah-blah-blah-I等各種變種協(xié)議都來(lái)自學(xué)術(shù)界里的所謂：Write Invalidate Protocol。用大白話就是：寫(xiě)失效。只要我看到別人有寫(xiě)一個(gè)數(shù)據(jù)備份，我就認(rèn)栽！承認(rèn)自己是弱勢(shì)群體。。。。。。變成非法躲貓貓。

下圖所示是MESFI，MOESI，MESI狀態(tài)機(jī)的一些比較。Note that AMD的ccHT用的是MOESI。。。

另外，從SerDes的角度來(lái)觀察QPI。可以這樣去理解：QPI是一個(gè)Parallel Clock的SerDes。

這就可以理解QPI的Signal（Pin）了。QPI是單向的。信號(hào)是21個(gè)。20lane（bit）+clock。每個(gè)信號(hào)是Differential Signal（差分信號(hào)）的。因此是20×2 +1×2=42個(gè)pin（管腳）。如果一個(gè)QPI 端口（Port）【一發(fā)，一送，pair】，是84個(gè)pin。。。

Intel以前的并行總線Front-side Bus的pin有多少，600+多個(gè)！QPI是84個(gè)！比一比，嚇一跳。

Parallel Clock SerDes是典型的把以前的并行總線信號(hào)匯聚成Serial Bus的做法?！犊刂菩盘?hào)+數(shù)據(jù)信號(hào)+地址信號(hào)+時(shí)鐘）—》時(shí)鐘+Serialized Signals。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的浅谈Intel QPI的MESIF协议和Home，Source Snoop的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。