[H/W] 캐시메모리란 무엇인가?

캐시메모리란 무엇인가?

캐시 메모리는 CPU의 처리속도와 주기억장치의 접근 속도 차이를 줄이기 위해 사용하는 고속 Buffer Memory입니다.

 

캐시메모리의 특징

1. 캐시는 주기억장치와 CPU사이에 위치하며, 자주 사용하는 프로그램과 데이터를 기억합니다.
2. 캐시 메모리는 메모리 계층 구조에서 가장 빠른 소자이며, 처리속도가 거의 CPU의 속도와 비슷할 정도의 속도를 가지고 있습니다.
3. 캐시메모리를 사용하면 주 기억장치를 접근하는 횟수가 줄어들어 컴퓨터의 처리속도가 향상됩니다.
4. 캐시 주소표는 검색시간을 단축시키기 위해 주로 연관기억장치를 사용합니다.
5. 캐시의 크기는 보통 수십 KByte ~ 수백 KByte입니다.

 

캐시메모리의 매핑 프로세스

매핑 프로세스는 주기억장치로부터 캐시 메모리로 데이터를 전송하는 방법을 말하는 것으로 3가지 방법이 있습니다.

• 직접 매핑(direct Mapping)
1. 주기억장치의 블록들이 지정된 한 개의 캐시 라인으로만 사상될 수 있는 매핑 방법입니다.
2. 간단하고 구현하는 비용이 적게드는 장점이 있지만 적중률이 낮아질 수 있다는 단점이 있습니다.
• 어소시에이티브 매핑(Associative Mapping)
1. 직접 매핑 방식의 단점을 보완한 방식입니다.
2. 모든 태그들을 병렬로 검사하기 때문에 복잡하고 비용이 높다는 단점이 있어 거의 사용하지 않습니다.
• 세트-어소시에이티브 매핑(Set-Associative Mapping) 
1. 직접 매핑과 연관 매핑의 장점만을 취한 방식입니다.

 

쓰기 정책

캐시에 저장되어 있는 데이터에 수정이 발생했을 때 그 수정된 내용을 주기억장치에 갱신하기 위해 시기와 방법을 결정하는 것을 말합니다.

• Wite-Through : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때마다 캐시 메모리와 주기억장치의 내용을 동시에 갱신하므로 쓰기 동작에 걸리는 시간이 가장 깁니다.
• Wite-Back : 캐시에 쓰기 동작이 이루어지는 동안은 캐시의 내용만이 갱신되고, 캐시의 내용이 캐시로부터 제거될 때 주기억장치에 복사됩니다.
• Write-Once : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때 한번만 기록하고 이후의 기록은 모두 무시합니다.