Protocollo Coerenza Cache MESI: Stati, Transizioni e Ruolo Multiprocessore

MESI (Modified, Exclusive, Shared, Invalid) è un protocollo di coerenza cache write-back per multiprocessori a memoria condivisa. Ogni linea di cache mantiene esattamente uno stato.

Definizione Stati

• M (Modified): Linea dirty (≠ memoria); solo questa cache ha copia valida. Proprietario deve scrivere back su evizione o snoop.
• E (Exclusive): Linea clean (= memoria); solo questa cache ha copia. Può scrivere silenziosamente → M.
• S (Shared): Linea clean; multiple cache possono avere copie. Scrittura richiede bus upgrade (invalida) → M.
• I (Invalid): Linea invalida; deve fetch su accesso.

Transizioni Chiave (Bus Snooping)

• Read Miss: Broadcast → se un'altra cache ha M, scrive back (intervento); richiedente ottiene E (se unica) o S.
• Write Hit in S: Broadcast invalida → diventa M.
• Write Hit in E: Upgrade silenzioso a M.
• Write Hit in M: Silenzioso (già esclusiva).

Vantaggi

• Riduce traffico bus vs protocolli write-through.
• Singolo writer (M) garantisce coerenza.
• Stato E evita inutili invalidazioni per dati privati.

Varianti

MESIF (Intel: Forward state), MOESI (AMD: Owned state), Dragon (update-based).