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공부

[컴퓨터구조와원리] 캐시 기억장치




캐시 기억장치

캐시 MISS (실패)
 - 캐시 기억장치에 접근 했을 때 해당 명령어가 없는 것을 말한다
 - 주기억 장치에서 필요한 정보를 얻어 캐시기억장치에 저장 했다가 다시 중앙 처리 장치로 전송한다

캐시 HIT (적중)
 - 캐시 기억장치에 접근해서 해당하는 명령어가 있을 때를 말한다

참조의 지역성
 - MISS일때 주기억 장치에서 블록 단위로 가져온다. 그 이유는 다음 번에 액세스 할 확률이 높기 때문이다

태그 (Tag) : 슬롯에 적재된 블록을 구분해 주는 정보


직접 사상방법
 - 캐시의 슬롯번호 3비트 + 태그 2비트로 주기억 장치의 주소 5비트를 찾는 방식
    장점 : 태그가 적어서 찾는 속도가 빠르다
    단점 : 끝자리가 비슷한 데이터를 자주 찾을 경우 잦은 미스 확률이 높다

연관 사상방법
 - 주기억 장치의 주소를 태그에 모두 저장하는 방식
    장점 : 참조의 지역성이 뛰어나다 (Hit 확률이 높아진다)
    단점 : 태그가 커서 오래 걸리고 속도가 늦다

집합 연관사상 방법
 - 캐시 기억장치의 슬롯 필드는 끝의 두자리만 비교, 나머지는 태그에 저장
    속도 : 직접 사상보다는 느리지만 연관 사상보다는 빠름
    HIT : 연관 사상보다는 적지만 직접 사상보다는 높음


교체 알고리즘
 - 캐시 기억장치의 모든 슬롯은 가득차 있고 새로운 데이터는 가져와야하는 상황에 어느 데이터를 제거할지 결정

 최소 최근 사용 (LRU) : 시간적으로 가장 오랫동안 사용되지 않은 블록을 교체
 최소 사용 빈도 (LFU) : 사용된 횟수가 가장적은 블록을 교체
 선입력선입출 (FIFO) : 가장 먼저 적재된 블록을 교체
 랜덤 (Random) : 임의의 블록을 선택하여 교체

쓰기정책
 - 즉시 쓰기 방식 : 캐시와 주기억 장치를 같이 업데이트한다
 - 나중 쓰기 방식 : 캐시만 업데이트하고 나중에 교체할 때 주기억 장치에 내용을 업데이트 하는 방식

온 칩 캐시 기억장치 : 캐시 기억장치를 CPU 내부에 포함 시킨 것
오프 칩 캐시 기억장치 : 캐시 기억장치가 CPU 외부에 위취 한다
계층적 캐시 기억장치 : 온칩캐시를 1차캐시 (L1)으로 사용하고 오프 칩 캐시를 2차 캐시 (L2)로 설치하는 방식