120. 캐시 메모리(Cache Memory)

- CPU의 속도와 메모리의 속도 차이를 줄이기 위해 사용하는 고속 Buffer Memory이다.

- 캐시는 주기억장치와 CPU 사이에 위치한다.

- 캐시 메모리는 메모리 계층 구조에서 가장 빠른 소자이며, 처리 속도가 거의 CPU의 속도와 비슷할 정도이다. 

- 캐시를 사용하면 기억장치를 접근(Access)하는 횟수가 줄어들기 떄문에 컴퓨터의 처리 속도가 향상된다. 

- 최근에는 명령어와 데이터를 따로 분리하여 각각의 캐시 메모리에 저장하는 분리 캐시를 운용하기도 한다. 분리 캐시를 사용하면 적중률은 떨어지지만 캐시 접근시 충돌을 방지 할 수 있다. 

- 명령어나 자료를 찾기 위한 캐시 메모리에 접근하는 경우, 원하는 정보가 캐시 메모리에 기억되어 있을 때 적중(Hit)되었다고 하고, 기억되어 있지 않으면 실패했다고 한다. 

- 적중률 = 적중 횟수 / 총 접근 횟수 

 

매핑 프로세스(Mapping Process)

- 주기억장치로부터 캐시 메모리로 데이터를 전송하는 방법

 

- 종류 :

1. 직접(Direct) 매핑

2. 어소시에이티브(Associative) 매핑

3. 세트-어소시에이티브(Set-Associative) 매핑

 

- 직접 매핑은 같은 인덱스를 가졌지만 다른 tag를 가진 두 개 이상의 워드가 반복 접근할 경우 적중률이 낮아 질 수 있다. 

 

쓰기 정책

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

 

- Write-Through : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때마다 캐시 메모리와 주기억장치의 내용을 동시에 갱신하는 방식으로, 쓰기 동작에 걸리는 시간이 길다.

 

- Write-Back : 캐시에 쓰기 동작이 이루어지는 동안은 캐시의 내용만이 갱신되고, 캐시의 내용이 캐시로부터 제거될 때 주기억장치에 복사된다. 

 

- Write-Once : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때 한 번만 기록하고 이후의 기록은 모두 무시한다.