如果在独占缓存访问期间发生写操作，为什么会出现数据竞争？

Question

我正在阅读有关 MESI 协议的内容，但无法理解如果我们对每个写入操作都具有独占访问权，从而导致其他核心缓存中的缓存行无效，为什么会出现数据竞争？在这个例子中：

CYCLE # CORE 1                        CORE 2
0   reg = load(&counter);   
1   reg = reg + 1;                reg = load(&counter);
2   store(&counter, reg);         reg = reg + 1;
3                                 store(&counter, reg);

据说总体结果是变量只递增一次，而两个内核都试图递增它（结果预计是两个）。所以问题是，如果在写入操作期间，两个内核都请求独占访问缓存行（因此其他内核 "wait" 轮到它们修改并因此也获得独占访问权限）为什么在该变量上存在数据竞争？

Answer 1

如果我没看错的话，MESI 只是一个转移注意力的东西：

0   reg = load(&counter);

counter 现已加载到 CPU 的寄存器中。

1   reg = reg + 1;                reg = load(&counter);

第一个处理器递增该值，第二个处理器加载旧值。

2   store(&counter, reg);         reg = reg + 1;

第一个处理器存储值，第二个处理器增加其过时的值。

3                                 store(&counter, reg);

第二个处理器存储基于过时值的计算结果。

到目前为止应该清楚了。现在如果添加 MESI 状态将如何改变：

0   reg = load(&counter);

counter 在 CPU 1 个缓存中，标记为 E。

1   reg = reg + 1;                reg = load(&counter);

counter 仍然驻留在 CPU 1 缓存中，但也被加载到 CPU 2 缓存中。所以两个缓存行都需要标记为S

2   store(&counter, reg);         reg = reg + 1;

现在 counter 被存储回缓存中。 CPU 1 缓存因此需要标记为 M，而 CPU 2 缓存失效（标记为 I）。

3                                 store(&counter, reg);

由于 CPU 2 缓存失效，需要在 store 操作发生之前对其进行更新，这反过来又需要将 CPU 1 缓存写回之前的记忆（当然）。

但是现在所做的一切，reg 中的值仍然是根据过时的值计算的，并且仍然覆盖缓存中的（现在更新的）值...

添加最后一个细节：操作后，CPU 2 缓存将被标记为 M 和 CPU 1 缓存将被标记为 I.

如果在独占缓存访问期间发生写操作，为什么会出现数据竞争？

If write operation happens during exclusive cache access why is there data race?

cpu

x86-64

atomic

instructions

mesi