CS) 캐시 메모리

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CS) 메모리

 

 

메모리의 종류로는 주기억장치, 보조기억장치와 더불어 속도보완장치인 캐시 메모리가 있다.

 

캐시 메모리

캐시 메모리 CPU와 주기억장치(RAM) 사이의 속도 차이를 줄여주는 메모리이다.

 

CPU는 비약적으로 빨라졌지만 메모리의 속도가 느리면 CPU가 노는 현상인 병목현상을 보완해주기 위해 나타난 것이 캐시 메모리이다.

 

그래서 CPU에는 캐시 메모리가 3개정도 사용이 되는데 이를 L1, L2, L3 캐시 메모리라고 한다. L은 level의 약자로 CPU에 얼마나 가까운지에 따라 계층을 나눈 것이다.

 

L1이 캐시 메모리 중 속도가 가장 빠르고 작고, L3는 가장 크고 느리다. 계층 구조 아래로 갈 수록 크기는 커지고 느려진다.

 

 

 

 

CPU에 어떤 명령어가 들어와 실행할 때 데이터를 찾는다면

 

1. 레지스터 확인 : 가장 먼저 레지스터에 있는지 확인을 한다.

2. L1 ~ L3 캐시 메모리 확인 : 레지스터에 없으면 L1 ~ L3를 확인한다. 

3. 주기억장치(RAM) 확인 : 캐시 메모리에도 없으면 확인

4. 보조기억장치(디스크) : RAM에도 없으면 확인, 이는 최후의 수단으로 매우 느리다.

 

 

위 과정을 통해 데이터를 보조기억장치에서 찾았다면 역순으로 데이터를 가져온다.

 

1. 보조기억장치(디스크) -> 주기억장치(RAM)으로 복사

2. RAM -> L3 -> L2 -> L1 캐시 메모리로 복사

3. L1 캐시 메모리 -> 레지스터로 복사

4. 레지스터에 도착하면 CPU 실행(인출 - 해석 - 실행 - 기록 4단계 실행)

 

 

 

데이터를 만약 디스크가 아닌 이전 단계에서 찾았다면 데이터를 가져오는 것도 그 단계에서 역순으로 올라가는 방식이다.

보조기억장치로 갈수록 크기는 커지지만 속도는 느려지고, 레지스터로 갈수록 크기는 작아지지만 속도는 빨라진다.

 

 

CPU는 아주 빠르게 처리할 수 있는 능력을 지녔지만 RAM과 디스크는 그에 비해 너무 느리다.(메모리가 느려서 생기는 병목 현상)

그래서 이 병목현상을 보완하기 위해 캐시 메모리를 만든 것이다.