[컴퓨터 구조 & 운영체제] 11. 캐시 메모리

CPU에서 메모리에 접근 하는 시간을 줄이고자 캐시 메모리를 사용한다.

CPU를 기준으로 거리가 가까울 수록 접근 할 수 있는 속도가 빠르다. 또한 용량이 작고 비싸다.

캐시 메모리는 이중에 레지스터 보다 용량이 큰 메모리로 SRAM 기반의 저장 장치 이다.

캐시 메모리는 메모리와의 접근 시간을 줄이기 위해 사용하며 이 역시 CPU와의 거리에 따라 계층을 나누는데

제일 가까운 L1 캐시,L2 캐시, L3 캐시 메모리 로 나뉘게 된다.

L1,L2,L3 순으로 메모리가 커지게 되고 속도는 반대로 숫자가 작아질 수록 빠르게 된다.

L1,L2 캐시 메모리는 코어마다 고유한 캐시 메모리로 할당 되고 L3캐시는 여러 코어가 공유하는 형태로 사용된다.

캐시메모리는 메모리의 일부를 복사하여 저장한다.

캐시 메모리는 CPU가 사용할 법한 대상을 예측 하여 저장하게 되는데 이를 캐시 히트라고 한다.

만약 예측이 틀려 메모리에서 필요한 데이터를 직접 가져와야 하는 경우를 캐시 미스라고 한다.

캐시 미스가 발생하면 CPU가 필요한 데이터를 메모리에서 직접 가져와야 하기 때문에 캐시 메모리의 이점을 활용할 수 없다.

캐시 히트되는 비율을 캐시 적중률이라고 한다.

가져올 데이터를 결정하는데 참조 지역성의 원리를 사용한다.

이 원리는 크게 두가지 이다,

1. CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.

2. CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다.