6. 메모리와 캐시 메모리

1. RAM 특징과 종류

• 특징 : 휘발성, 실행할 대상만 저장함
• 용량과 성능 : 용량이 클수록 성능이 좋아지나, 정비례하지는 않음
• 종류
  • DRAM : 데이터가 동적으로 변하는(사라지는) RAM 
    • 데이터가 사라지므로 주기적으로 재활성을 해줘야 됨
    • 소비전력이 낮고, 저렴, 집적도가 높음
  • SRAM : 데이터가 변하지 않는 RAM
    • 실행속도가 빠르나, 소비전력이 높고, 비쌈, 집적도가 낮음 
    • 대용량 필요없고, 실행속도가 중요한 곳에 사용(캐시 메모리)
  • SDRAM : 클럭과 동기화된 DRAM
  • DDR SDRAM : 대역폭을 넓혀 속도를 빠르게 만든 SDRAM
    • 가장 흔히 사용됨

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2. 메모리와 주소 공간

• 주소 종류
  • 물리 주소 : 메모리 하드웨어상의 주소
  • 논리 주소 : 실행 중인 프로그램이 사용하는 주소
• 논리 주소를 물리주소로 변환하는 방법
  • MMU : 논리 주소를 물리주소로 변환
    • 논리 주소 + 베이스 레지스터 -> 물리 주소
• 논리 주소 범위를 벗어나는 명령어 실행을 방지하는 방법 : 한계 레지스터
  • 실행 중인 프로그램의 논리 주소의 최대 크기(한계 레지스터)를 저장 -> 논리주소가 이거 넘어가면 실행 안함

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3. 캐시 메모리

메모리 접근 시간을 빠르게 하기 위해서 사용

CPU 가까울수록 빠름,

속도가 빠르면 용량이 작고 비쌈

 

저장 장치 계층 구조 : 각기 다른 용량과 성능의 저장 장치들을 계층화하여 표현한 구조

코어와 가장 가까운 캐시를 L1 캐시

 

캐시 메모리 : CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 줄이기 위한 저장 장치

 

분리형 캐시 : L1캐시를 명령어만 저장한는 L1l캐시와 데이터만 저장하는 L1D캐시로 분리하는 캐시

 

캐시 적중률 : 히트 횟수 / (히트 회수 + 미스 횟수)

캐시 히트 : 예측이 맞은 경우

캐시 미스 : 예측이 틀려서 메모리에서 데이터를 가져와야 하는 경우

 

참조 지역성의 원리 : 캐시 적중률 높이는 원리

CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다. = 시간 지역성

CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다. = 공간 지역성