[컴퓨터구조] 캐시 메모리

 

CPU가 메모리에 접근하는 시간은 CPU 연산 속도보다 압도적으로 느리다.

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< 저장 장치 계층 구조 : 'CPU에 얼마나 가까운가'를 기준으로 계층적으로 나타낸 것.>

 

- CPU와 가까운 저장 장치는 빠르고, 멀리 있는 저장 장치는 느리다.

- 속도가 빠른 저장장치는 저장 용량이 작고, 가격이 비싸다. 

 

레지스터 / 캐시 메모리 / 메모리(RAM) / USB or SSD or HDD

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< 캐시 메모리 >

- CPU와 메모리 사이에 위치한, 레지스터보다 용량이 크고 메모리보다 용량이 작지만 빠른 SRAM 기반의 저장 장치

- CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 조금이나마 줄이기 위해 탄생

 

"CPU가 매번 메모리에 왔다갔다 하는 건 시간이 오래 걸리니,

메모리에서 CPU가 사용할 일부 데이터를 미리 캐시 메모리로 가지고 와서 쓰자" 

 

메모리 접근 = 물건을 사러 가는 것

메모리 = 물건은 많지만 집과는 멀리 떨어져있어 왕복이 오래 걸리는 대형 마트

캐시 메모리 = 물건이 많지는 않아도 집과 가까이 있는 편의점

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< 캐시 메모리 구성 >

L1D: 데이터(Data)만 저장 / L1I: 명령어(Instruction)만 저장

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보조 기억 장치 아래단에 "클라우드"를 넣을 수 있음.

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Q) 캐시 메모리는 메모리보다 용량이 작아 메모리의 모든 내용을 저장할 수 없다. 그렇다면 무엇을 저장해야 할까?

: CPU가 자주 사용할 법한 내용을 예측하여 저장함. 캐시 히트시 성능 향상! 캐시 미스 시 성능은 하락함. 

 

 

 

요즘 CPU는 대부분 80% 이상의 적중률을 보임.

 

 

* 참조 지역성의 원리: CPU가 메모리에 접근할 때의 주된 경향을 바탕으로 만들어진 원리

- CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.

프로그램이 실행되는동안 num이라는 변수에 다시 접속하는 현상.

 

- CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다.

프로그램에 사용되는 기능들은 근처 메모리 공간에 저장되어 있음. 따라서 워드 프로세서를 사용할 시 근처 메모리를 계속 사용하게 됨.