CHI协议学习记录

RetToSrc

return to source的缩写，是Home Node在发送侦听请求时设置的一个属性，属于Snoop request的一个field。如果设置了RetToSrc， 就是告诉被侦听的节点："如果你有数据，请不要把数据发给我，请直接把它发回给最初的请求者。"

ExpCompAck

它是一种由请求节点使用的机制，用于 明确地向系统确认，它已经安全地收到了一个完成响应，并且相关资源已经释放。

简单来说，它是在说："我之前请求的那个事务，你（HN）已经告诉我完成了，我现在正式确认，我已经处理完毕，你可以彻底清理掉所有相关信息了。"

为什么需要 ExpCompAck？------ 解决一个关键问题

要理解 ExpCompAck，必须先理解它要解决的问题：HN 的资源管理困境。

在没有 ExpCompAck 的普通事务中：

RN 发出请求，HN 为其分配资源（如缓冲区条目、跟踪记录）。
HN 处理事务，并向 RN 发送 Comp 或 CompData。
HN 在发送完 Comp 后，就立即释放其内部资源。

这看起来合理，但实际上存在一个风险：RN 可能由于各种原因（如缓冲区满、内部拥塞）未能成功处理这个 Comp 响应。如果 HN 已经释放了资源，当 RN 最终反应过来并试图重试或采取其他行动时，HN 可能已经"忘记"了这个事务，导致协议错误或死锁。

为了解决这个问题，CHI 引入了 持久性完成 的概念，而 ExpCompAck 就是其核心组成部分。

工作机制：持久性事务流程

ExpCompAck 通常与 Comp 响应中的 Persistent 属性配合工作。整个流程如下：

请求阶段：
- RN 发起一个请求（例如 ReadNoSnp），并在请求包中设置 ExpCompAck 位。这等于告诉 HN："这是一个需要显式确认的事务，在我明确确认之前，请你为我保留资源。"
Home Node 处理：
- HN 识别出 ExpCompAck 位。它为此事务分配资源，并 将其标记为"持久性"的，意味着该资源的释放将等待一个明确的信号。
- HN 处理该请求，并准备发送完成响应。
完成响应阶段：
- HN 向 RN 发送完成响应（Comp 或 CompData）。在这个响应包中，HN 会设置 Persistent 位 ，作为对 RN 初始 ExpCompAck 的回应，意思是："好的，我知道你需要显式确认，这是我给你的完成信号，但我会把资源保持住，直到收到你的 ExpCompAck。"
请求者确认阶段：
- RN 收到带 Persistent 位的完成响应。
- RN 内部安全地处理了这个完成（例如，将数据交付给核心，释放内部的 TxnID 和 DBID）。
- 一旦 RN 确定事务已完全处理完毕 ，它会向 HN 发送一个 ExpCompAck 事务 。这是一个独立的事务，其中包含原始事务的 TxnID 和 SrcID。
Home Node 最终释放：
- HN 收到 ExpCompAck。
- HN 现在可以 安全地释放 所有为该事务分配的宝贵资源。

LikelyShared

请求节点在发起读请求时提供的一个属性。向接收者（通常是Home Node）表明，请求者预测所请求的数据很可能被系统中的多个代理所共享，即告诉HN：我需要读这个数据，但我猜测其他组件可能也会读它，所以在处理我的都请求时，可以做一些优化来方便后续的访问。HN可以不做任何处理，即忽略LikelyShared的提醒；如果不忽略，可以做一些优化处理

PrefetchTgtHint

请求节点发出transaction的一个field。允许一个请求节点向系统发出一个预期请求，并指定数据在返回后应该在哪个特定的缓存层次或位置。简单来讲，不仅仅是读取一个数据，而是：请把数据取回来，并直接放在我设置的这个位置。例如，CPU告诉HN将数据放在GPU中。

DEEP persistent

请求节点发出transaction的一个field。一个相对高级且专门针对 持久化内存（Persistent Memory, PM） 的特性。

DEEP persistent 的核心运作依赖于两个关键概念：

1. Persistent Point

这是一个由 请求者 发起的特殊事务。它不是一个数据事务，而是一个屏障或标记。

作用：在事务流中创建一个"点"。请求者通过这个点要求：所有在此 Persistent Point 之前发出的、目标为 DEEP 持久化域的 写操作，都必须在该点被确认之前，完成持久化。
类比：就像在快递分拣中心设置一个检查点，要求所有在这个检查点之前收到的包裹，必须全部装车发走后，才能确认这个检查点已完成。

2. Persistent Acknowledge

这是系统对 Persistent Point 的响应。

作用：当 Home Node 确保所有先前的写操作已经真正到达持久化介质（例如，已经刷新了内存控制器中的写持久队列并到达 PMEM）后，它会向请求者返回一个 CompAck 响应，作为对 Persist 事务的确认。
意义：一旦请求者收到这个 Persistent Acknowledge，软件就可以确信：所有在 Persist 点之前的写操作都已经安全了。如果此时发生断电，数据也不会丢失。

StashNID

Stash Node ID。Stash与 缓存预取 和 数据局部性 优化相关的独特且强大的功能。一个RN发出的读请求，可以设置StashNID和StashLPID（Stash Logical Processor Identifier）。HN除了将数据返回给RN外，还会发出一个SnpStash，将数据发送给StashNID+StashLPID

NS和NSE

Non-secure、Non-secure Extension，用来支持Trust-Zone

PBHA

Page-based Hardware Attribute，属于Data packet中一个field。它允许软件通过页表项中的特定比特位，向硬件传递微架构优化的提示 。简单来说，它让你可以在操作系统的内存管理层面，为不同的内存页"打上标签"，然后硬件（如 CPU 缓存、互连网络）可以识别这些标签，并对这些页的访问采取不同的优化策略。

例如：PBHA = 2 ：标记为 高优先级 数据。硬件可能会将其分配在靠近命中端的缓存位置，使其保留更长时间。

PBHA只是提示，而不强制实现。

FwdState

Forward State 是 Home Node 在其目录中为某个缓存行维护的一种特殊状态。当一条缓存线处于 Forward State 时，意味着 HN 知道系统中有一个或多个节点的缓存中持有该数据的有效副本，并且授权其中一个特定的节点作为"转发源"，未来其他节点的读请求可以直接从这个"转发源"获取数据，而无需再访问主内存。

简单来说，HN 在此时扮演了一个"交通指挥员"的角色，它不再自己去内存取数据，而是告诉请求者："数据不在我这儿，你去某某节点那里拿，它那儿有最新的副本。"

DBID

Data Buffer ID。CHI的数据和resp可能乱序返回，为了数据和resp的匹配，RN对发出的读请求分配一个RN内唯一的DBID，**后续返回给RN的数据，会贴上这个 DBID 标签（**包括数据和resp）。

RN 通过管理一个有限的 DBID 池，可以实施背压机制。如果 DBID 用尽，它将停止发出新的需要数据返回的请求，从而防止自身缓冲区溢出

PCrdReturn和PrefetchTgt不会返回retry的原因

PCrdReturn用来返回一个之前消耗的credit，不能retry，否则可能死锁；PrefecthTgt是提示性的，因此无需retry

RN-F & RN-I & RN-D

3类请求节点。区别在于是否参与数据的一致性维护；

RN-F完全参与数据一致性维护，比如CPU集群、GPU等；

RN-I是一个 I/O 一致性 的请求节点。它 不维护缓存一致性 ，但需要感知系统的一致性，依赖HN进行一致性管理；主要发起 ReadNoSnp 和 WriteNoSnp 等 不触发侦听 的请求。它不能发起 ReadUnique 这类会改变其他节点缓存状态的请求。RN-I不会接收或处理Snoop请求。比如网络控制器、存储控制器、USB/PCIe 控制器

RN-D 是一个 直接数据访问 的请求节点。这是三种类型中 最简单、能力最弱 的一种。RN-D 不能发起读操作 。它是一个纯粹的数据生产者。不处理任何Snoop请求。用于将数据直接写入内存或其他节点的缓存。例如DMA控制器、图像传感器接口等。

CompData

RN发出的读请求，如果HN本地cache有目标数据，则直接返回CompData（包含和response和read data）

RespSeqData & DataSeqResp

如果HN不能及时提供read data，可以先发送RespReqData，再发送DataSeqResp。RespReqData和DataSeqResp可由不同的组件发出，比如HN发出RespReqData，SN发出DataSeqResp。HN收到RespSeqData时，可提前发出CompAck，而不用等待DataSeqResp