[Computer Science] 메모리 : 캐시 메모리

메모리의 캐시 메모리에 대해 정리하였습니다.

참조 : 인프런 '개발자를 위한 컴퓨터공학 1: 혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제'

---

< 저장 장치 계층 구조 >

1. CPU와 가까운 저장 장치는 빠르고, 멀리 있는 저장 장치는 느리다.
2. 속도가 빠른 저장 장치는 저장 용량이 작고, 가격이 비싸다.

저장 장치 계층 구조

 

 

CPU가 메모리에 접근하는 시간은 CPU의 연산 속도보다 압도적으로 느립니다. 이를 보완하기 위해 캐시 메모리가 탄생했습니다.

 

 

---

< 캐시 메모리 >

CPU와 메모리 사이에 위치한, 레지스터봐 용량이 크고 메모리보다 빠른 SRAM 기반의 저장 장치입니다.

CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 조금이나마 줄이기 위해 탄생했습니다.

 

CPU - 캐시 메모리 - 메모리

 

 

---

[ 계층적 캐시 메모리 ]

현대 CPU는 일반적으로 계층적으로 캐시 메모리를 구성합니다.

 

L1 - L2 - L3 캐시

 

+. 일반적으로 L1 캐시와 L2 캐시는 코어 내부에, L3 캐시는 코어 외부에 위치해 있습니다. (속도는 L1 > L2 > L3 순서)

 

 

---

< 참조 지역성의 원리 >

캐시 메모리는 메모리보다 용량이 작기 때문에 CPU가 자주 사용할 법한 내용을 예측하여 저장하여야 합니다.

CPU가 사용할 법한 데이터를 예측하는 방법, 이 원칙을 참조 지역성의 원리라고 합니다.
1. CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.
2. CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향(공간 지역성)이 있다.

 

num 변수에 다시 자주 접근하는 경향 / 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향

 

 

• 캐시 히트 : 예측이 들어맞을 경우 (CPU가 캐시 메모리에 저장된 값을 활용할 경우)
• 캐시 미스 : 예측이 틀렸을 경우 (CPU가 메모리에 접근해야 하는 경우)

 

 

[ 캐시 적중률 ]

캐시 히트 횟수 / (캐시 히트 횟수 + 캐시 미스 횟수)