concepts/cache/ —— 缓存子系统：怎么存、怎么找、多核怎么保持一致

属于知识金字塔 L3 — 内存子系统层。两条线：缓存组织与访问、缓存一致性协议族。共 16 篇。

全局地图见 ../../overview.md；上层 L4 见 ../microarch/（CPU 微架构）和 ../memory-ordering/（内存序）；下层 L2 见 ../process/（进程调度）。

第一条线：缓存组织与访问（6 篇）

数据在缓存里怎么存、怎么找、怎么用——是理解缓存一致性协议的地基。

• cache-organization.md —— 缓存寻址与映射：物理地址三段、直接映射/全相联/组相联、命中判定、读写流程
• i-cache.md —— I-Cache 指令缓存：L1 拆分 I/D 的哈佛结构原因、取指路径(PC→L1I→L2→译码)、只读结构简化(无 dirty/不参与 MESI)、代码膨胀/布局对 I-cache 的影响
• tlb.md —— TLB 与地址翻译：VA→PA、四级页表、"改步长性能暴跌"之谜、大页
• page-table-translation.md —— 虚拟地址到物理地址的完整转换流程、多级页表、page walk 详细过程
• memory-alignment.md —— 内存对齐对性能的影响：未对齐代价、结构体 padding、SIMD 对齐
• cache-friendly-code.md —— 写出 cache-friendly 的代码：局部性、顺序访问、SoA/AoS、防伪共享

第二条线：缓存一致性协议族（8 篇）

多个核各有自己的 cache，怎么保证它们看到的数据一致——从问题到解法到硬件落地。

• msi.md —— 最基础三态协议，引出缓存一致性要解决什么
• mesi.md —— 主流四态协议 + 伪共享问题
• moesi.md / mesif.md / dragon.md —— 三种变体协议
• comparison.md —— 横向对比 + 各协议在真实 CPU 上的落地
• atomic.md —— 原子操作的底层实现：lock 前缀/总线锁→缓存锁/CAS

其他

• memory-model.md —— C/C++ 内存模型与原子操作：std::atomic、内存序、内存屏障、x86/ARM 架构差异
• compile-options.md —— GCC 编译选项与汇编优化

与周边目录的关系

相关目录	关系
../microarch/	上层（L4）：缓存未命中是流水线停顿的主要原因，理解 cache 才能看懂 perf stat 的 stall 指标
../memory-ordering/	上层（L4）：MESI 协议是内存重排的硬件基础，store buffer/invalidate queue 是对缓存一致性优化的进一步放宽
../cpu/	并行：L3 Cache 是 Uncore 基础设施，互联拓扑决定一致性协议的性能
../elf/	下层（L5）：程序内存布局、mmap 映射影响缓存利用

一句话总结：缓存是数据怎么存的（第一条线），一致性是多个缓存怎么同步的（第二条线）。从 cache-organization 理解物理存取的机制，从 MSI→MESI→MOESI/MESIF/Dragon 理解多核正确的协议——两者是读懂 perf 缓存事件的基础。