本节书摘来自异步社区《现代体系结构上的UNIX系统：内核程序员的对称多处理和缓存技术（修订版）》一书中的第2章，第2.8节，作者：【美】Curt Schimmel著，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看
2.8 高速缓存冲洗
所有的高速缓存实现都为操作系统提供了从高速缓存中删除数据的能力，这种功能一般称为高速缓存冲洗（cache flushing）。根据高速缓存组织结构的不同，这对于防止意外引用过时数据、保持高速缓存一致性来说可能是必不可少的功能（高速缓存一致性在多处理器系统上有更广泛的含义，这将在第三部分讨论）。一个高速缓存需要冲洗的准确时机则取决于它的组织结构，这是接下来的几章要讨论的主题。高速缓存冲洗有两种形式：使主存储器有效（validating main memory）和使高速缓存无效（invalidating cache）。
使主存储器有效的形式是指在采用写回策略的高速缓存中将修改过的数据写回到主存储器内的做法。正如2.2.5节所讨论的那样，这是由高速缓存在替换一个修改过的行期间自动完成的，但是它也可以由操作系统明确地进行控制。一次显式的使有效操作（validation operation）将把行内的数据写入主存储器，然后将高速缓存内数据的修改位关闭（因为相对于主存储系统内的副本而言不再是修改过的了）。使主存储器有效的方法还可以让操作系统随时更新主存储器到最新。这可以防止主存储器内数据的过时副本被系统中不使用高速缓存的其他部分所引用。如果操作系统指定将一个高速缓存行写回主存储器，而这一行要么不在高速缓存中，要么当前并没有被修改过，那么这个使有效操作对高速缓存什么也不做。这种类型的缓存冲洗从不需要在采用写直通策略的高速缓存上进行，因为存储器始终和高速缓存中的内容保持同步。
使高速缓存无效的形式是指，如果高速缓存中的数据被修改过，那么无需先将它写回主存储器就把它丢弃的做法。这种功能既可以用于写直通高速缓存，也可以用于写回高速缓存。操作系统使用它来丢弃高速缓存中的过时数据。如果数据在主存储器中的副本的更新与高速缓存无关，从而导致被缓存的数据副本过时，就会需要这种操作。让该数据在高速缓存中无效会造成下一次引用该数据时出现一次缺失，因此要从主存储器中重新读取该数据的正确副本。
一般而言，采用写回策略的高速缓存允许将独立的使主存储器有效和使高速缓存无效操作组合成单个操作，因为它们是一种常用的序列。在这种情况下，如果高速缓存中出现了该行，而且被修改过，那么就首先完成主存储器有效操作，于是该数据就不会丢失。在此之后往往会跟着进行一次使高速缓存无效操作。
两种高速缓存冲洗形式中的任何一种通常都能够以单行为基础来使用。大多数实现允许操作系统指定要被冲洗的数据的地址。随后在高速缓存中查找这个地址，如果命中则被冲洗掉。如果没有命中，则保持高速缓存不变。MIPS处理器就是以这种方式工作的。有些实现可以允许一次冲洗一组地址，例如一页甚至整个高速缓存。TI MicroSPARC和SuperSPARC就允许后一种方式，它们称之为“洗净”功能。Motorola 68040和88200支持一次按行、按页面或者整个高速缓存的冲洗。
