Chapter06. 메모리와 캐시 메모리

Chapter06. 메모리와 캐시 메모리

RAM의 특징

• RAM에는 실행할 프로그램의 명령어와 데이터가 저장됩니다. 그러나 전원을 끄면 RAM의 저장된 명령어와 데이터가 모두 날아갑니다.
• 이렇게 전원을 끄면 모두 날아가는 저장 장치를 **‘휘발성 저장 장치’**라고 합니다.
• 반대로 ‘비휘발성 저장 장치’로 하드디스크, SSD, CD-ROM, USB메모리
• CPU가 프로그램을 요청할때 RAM에 없다면 보조기억 장치에서 가져와야 함
• 그러나 RAM용량이 커서 미리 저장하고 있다면 실행 속도가 빠름

RAM의 종류

• DRAM
  • Dynamic RAM은 시간이 지나면 점차 사라지는 RAM
  • 데이터 소멸을 막기 위해 일정주기로 데이터를 재활성화(다시 저장)해야 함
  • 단점이 크지만 소비전력 낮음, 저렴, 집적도 높아서 대용량 설치하기 좋아서 주로 사용
  • 용도: 주기억 장치
• SRAM
  • Static RAM은 저장된 데이터가 변하지 않는 RAM
  • 일반적으로 DRAM보다 속도가 빠름
  • 용도: 캐시 메모리
• SDRAM
  • 클럭 신호와 동기화(Synchronous)된 형태의 DRAM
• DDR SDRAM
  • 최근 가장 흔히 사용되는 RAM
  • 대역폭을 넓혀 속도를 빠르게 만든 SDRAM
  • 대역폭이란 데이터를 주고 받는 길의 너비
  • SDRAM에 비해 대역폭이 두 배 넓음 (자동차 도로 1개와 2개의 차이)
  • DDR2 SDRAM은 4개의 차이(2배의 넓이의 도로가 2개와 1개 도로의 차이)

메모리의 주소 공간

• 물리 주소: 메모리 하드웨어가 사용하는 주소
• 논리 주소: CPU와 실행 중인 프로그램이 사용하는 주소
• 메모리 관리 장치: CPU와 주소 버스 사이에 위치함. 논리 주소와 물리 주소 간의 변환을 수행.
• 베이스 레지스터: 프로그램의 첫 물리 주소를 저장
• 한계 레지스터: 실행 중인 프로그램의 논리 주소의 최대 크기를 저장

캐시 메모리

• 저장 장치 계층 구조: CPU에 얼마나 가까운가(= 속도를 결정함)
• 캐시 메모리는 CPU와 메모리 사이에 위치하고, 레지스터보다 용량이 크고, 메모리보다 빠른 SRAM 기반의 저장 장치
• CPU 입장에서 메모리는 거리가 먼 대형 마트, 캐시 메모리는 가까운 편의점
• 자주 사용할만한 데이터를 저장하고 맞췄다면 캐시히트, 틀리면 캐시미스, 종합하여 캐시 적중률
• 캐시 메모리는 참조 지역성의 원리에 따라 데이터를 예측하여 캐시 적중률을 높임