[컴퓨터 구조] 캐시 메모리

 

 

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1. 캐시 메모리

• CPU와 메모리 사이에 위치한 레지스터보다 용량이 크고 메모리 보다 빠른 SRAM 기반의 저장 장치
• CPU의 연산 속도와 메모리의 접근 속도 차이를 완화하기 위해 메모리의 데이터를 미리 가져와 임시 저장해 두는 장소이다.
• 캐시는 필요한 데이터를 모아 한꺼번에 전달하는 버퍼의 일종으로 CPU가 앞으로 사용할 것으로 예상되는 데이터를 미리 가져다(prefetch) 놓는다.

 

저장 장치 계층 구조

 

2. 계층적 캐시 메모리

싱글코어 프로세서의 캐시 메모리

멀티코어 프로세서의 캐시 메모리

CPU와 가장 가까운 L1 캐시 메모리는 명령어와 데이터를 담는 캐시로 다시 각각 분리되기도 한다.

 

3. 참조 지역성의 원리

• 캐시 메모리는 CPU가 자주 사용할 법한 데이터를 가져와 저장한다. 이러한 예측이 들어 맞는 것을 캐시 히트라고 하고, 예측이 틀려 메모리에 접근해야 하는 경우를 캐시 미스라고 한다.
• 캐시 적중률 = 캐시 히트 수 / (캐시 히트 수 + 캐시 미스 수)
• 참조 지역성의 원리는 CPU의 경향성에 따라 CPU가 사용할 법한 데이터를 예측하는 방법이다.
  • CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.
  • CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다. (공간 지역성)