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

QPI的互聯，其中Cache的一致性是一個關鍵。

其協議是什么？MESIF！與經典的MESI相比，多了一個F word。當然，不是bad words。這里的F是Forwarding的意思。

在上面的兩個圖中，左邊的是MESIF；右邊的是經典的MESI。MESIF的例子中，我們可以看見，F狀態的存在其實就是為了與S狀態區別開來。系統中只有一個F，類比與：在一個家庭中，婆婆與老婆。如果是雙重領導，事情全mess up。必須是一個領導F。找數據的時候，F給你，而非S（系統中有許多S）。讀者一定要注意，F狀態的引入是為了性能，而非狀態機的完備性。沒有F，S就可以搞定一切[如上右圖]。系統中，對任何一個數據的Cacheline，有而且只有一個F。每次一個新人上臺，需要數據，F就移交。F變成S。最新的數據變成F。這也是最佳利用Cache算法中的所謂Temporal Locality和Spatial Locality的考量：年輕人一定是會持續工作，時間長的。。。；年老的數據一定不是常用的；持續力不夠的。。。另外，讀者從上面兩圖中可以看出，MESI會造成QPI的鏈路上產生沒必要的Snooping Response: 系統里多個婆婆（擁有相同數據備份的node）在非常殷勤的告訴一個申請者：阿拉有數據，and here you go。。。

在Nehalem互聯中，QPI可以有Source Snoop或者Home Snoop。通常而言，小規模socket互聯用Source Snoop；大規模互聯用Home Snoop。

Home Snoop和Source Snoop的本質區別與Snooping時候MESFI狀態機的F狀態的目的是類似的：在能解決問題的同時，盡量減少互聯上的Transaction。例如，Home Snoop的意思就是：老大說了算，負責協調；別人都別吭聲。Soure Snoop的意思就是：各個小山頭都可以摻和，立功表態。說到這里，就理解了，如果是一個大規模的Nehalem機群互聯，用Home Snoop好；如果是1-8個Nehalem互聯，估計Source Snoop好一些。道理很簡單：如果是一個startup，問一個事，吆喝一聲，知道的都回答你，挺好的；如果是一個10萬人的公司，發個群發email給10萬個人，問一個事情，估計罵你的人比回答你答案的人都多；你最好是問主管（Home）。。。

在上圖中，哪個是Home Snoop？哪個是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就能搞定數據，while Home Snoop需要在大本營到一下手，需要3 Hop。

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

該專利是2002年12月9日申請的。2005年7月26日批的。

M-blah-blah-I有許多變種。許多讀者估計要么會迷糊，要么靜不下心來。如果是前者，抓住一個要素：Write Invalidate。

我曾經在若干年前用大白話解釋過Write Invalidate協議。學術的東西其實本質很簡單。要理解須先要忘記學術，返璞歸真。。。

下圖是一個MESI的簡單狀態機。在理解Cache一致性協議狀態機的時候，最容易犯迷糊的是把本CPU的動作與Snooping的動作混淆。現在簡單忽悠一下這里面的M狀態。從M上面圍繞的動作，我們可以知道：藍色的是自已玩自己的動作（發生在本CPU內部的）；紅色的是監聽到友商（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）的動作。M的意思是：我現在是獨家擁有，而且我很牛，還獨家擁有修改過的數據。我現在自己獨樂樂（Local Read;Local Write)；顯然，沒人能拿你怎么樣。你多牛呀，你接著當M！……但是，突然在總線（FSB）或者互聯（QPI）上監聽到了不想看到的事情。。。：（1）有人發生了讀行為（Remote Read）。你該如何辦？還想一黨獨大嘛？沒天理。你要把最新的數據給人民。。。而且要把數據UPDATE到DRAM里面去。數據是天下人的數據；而非某個CPU的數據！你的狀態要變成S（hared）的了。。。。。。（2）有人發生了寫行為（Remote Write）。要奪權！！！如何處理！？交權！皇帝輪流轉！請把數據交出來，給別人寫一寫，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？至少目前沒必要，除非你想讀。。。。。。

細心的讀者估計會反復琢磨這個狀態機。請注意I（nvalid）狀態的輸入！！！嚴格的一致：全部來自紅色的Remote Write–這就是我們說M-blah-blah-blah-I等各種變種協議都來自學術界里的所謂：Write Invalidate Protocol。用大白話就是：寫失效。只要我看到別人有寫一個數據備份，我就認栽！承認自己是弱勢群體。。。。。。變成非法躲貓貓。

下圖所示是MESFI，MOESI，MESI狀態機的一些比較。Note that AMD的ccHT用的是MOESI。。。

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

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

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

Parallel Clock SerDes是典型的把以前的并行總線信號匯聚成Serial Bus的做法。《控制信號+數據信號+地址信號+時鐘）—》時鐘+Serialized Signals。

總結

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的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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