[혼공컴운] 3주차_컴퓨터구조 마무리!

 

어느덧 혼공컴운 3주차!

벌써 목표한 학습 주차의 절반을 해냈다(야호)

지난 포스팅에서 '겨우' 2주차라고 느낄 수도 있겠다고 말했었는데

족장님 말씀대로 겨우가 아니라 벌써 이만큼이나 달려온 것이었다 ㅎㅎ

 

이번 3주차의 학습을 끝으로 (간략하고 기초적인) 컴퓨터 구조 학습이 마무리되었다.

1,2주차 학습 기록을 남길 땐 최대한 많은 내용을 기록하는 것에 의의를 두었는데,

족장님의 조언을 통해(말도 안 했는데 바로 캐치하신 ㅎㅎ)

학습한 내용 중 스스로 핵심을 요약하고 정리하는 능력도 필요하다는 생각이 들어서

이번 주차에는 학습을 통해 기억하고 싶은 부분을 기록해보려 한다!

그럼 레츠고~

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06 메모리와 캐시 메모리

ㄴ 사실 요 부분은 1학기에 운영체제 과목 공부하면서

스스로도 정리가 잘 안되어있다고 생각한 부분(캐시 메모리가 정확히 뭐지..?ㅠ)을

포함하고 있는 챕터라 더 눈여겨 학습했다.

 

6-1. RAM 톺아보기

RAM : 휘발성 저장 장치

보조기억장치(비휘발성)에 직접적인 접근이 어려운 CPU가

보조기억장치의 프로그램을 실행하기 위해 주로 사용된다.

즉 보조기억장치에는 보관할 대상을, RAM에는 실행할 대상을 저장한다.

이때 RAM의 용량에 따라 접근하는 시간 등 성능이 좌우되는데,

용량이 클수록 동시에 많은 프로그램을 실행하는데 유리하다. (특정 수치에서는 더 이상 증가X)

 

RAM의 종류는 크게 DRAM, SRAM, SDRAM, DDR SDRAM 4가지로 파악할 수 있다.

 

DRAM : 일반적으로 사용하는 메모리(낮은 소비전력, 저렴, 높은 직접도 -> 대용량 설계 용이)

시간 지남에 따라 데이터가 사라짐(동적 데이터 저장방식) -> 일정 주기 재활성화 필요

SRAM : 시간 지나도 데이터 유지(정적 데이터 저장방식), 상대적으로 빠른 속도

일반적 메모리로 사용하지 않는 이유 -> 높은 소비전력, 비쌈, 낮은 집적도

일반적으로 캐시 메모리(속도가 빠르며 용량이 크지 않은 메모리)로 사용.

 

SDRAM : DRAM + 클럭 신호 동기화 / 즉, 클럭 신호에 맞춰 CPU와 데이터 주고 받음

DDR SDRAM : SDRAM의 두배만큼 데이터를 받아들일 수 있음

속도도 두배 더 빠른 SDRAM, SDR SDRAM이라고도 부름.

DDR2 SDRAM = SDRAM의 두배, DDR3 SDRAM = SDRAM의 세배

 

p . 185의 확인 문제 3번 풀고 인증하기

 

6-2. 메모리 주소 - 논리주소와 물리주소

논리주소 : CPU, 프로그램이 사용하는 주소 / 물리주소 : 실제 메모리 주소(하드웨어)

프로그램이 요청한 논리주소를 물리주소로 변환하여 접근해야하기 때문에

MMU(메모리 관리 장치, 하드웨어)로 변환 후 사용.

 

변환과정 : 논리주소(0번지 부터 시작) + 베이스 레지스터 = 물리주소

 

베이스 레지스터 : 프로그램의 물리 주소 초입부를 의미 

한계 레지스터 : 프로그램이 할당받은 주소의 크기 의미

 

이때 논리주소가 한계 레지스터보다 클 수 없음. (크면 실행중단)

 

6-3. 캐시 메모리 (드디어!)

(캐시 메모리를 포함한) 저장 장치는 계층 구조로 그 종류를 파악할 수 있다.

저장장치 계층 구조는 저장장치의 용량, 속도, 가격을 기준으로 피라미드 형태를 보이는데

1. 레지스터

2. 캐시 메모리

3. 메모리

4. 보조기억 장치

순서의 피라미드 구조를 가진다.

이때 1 -> 4로 이동할수록  CPU로부터 멀어지며 속도는 느려지고, 용량은 커지고 가격은 저렴해진다.

 

이러한 상관관계를 통해 우리는 캐시 메모리가 CPU 내부(레지스터)보다는 멀고

CPU 외부(메모리)보다는 가깝게 CPU에 위치하는 것을 알 수 있다.

 정확히 캐시 메모리를 정리해보자면 SRAM 기반의 CPU 성능과 메모리 접근 시간 단축을 위해

사용하는 편리한 저장장치라고 인식할 수 있다.

 

캐시 메모리는 여러 종류(L1, L2, L3)가 있으며 순서대로 코어로 부터 멀리 위치한다.

 

보조기억장치,CPU와 캐시 메모리의 가장 큰 차이는

보조기억장치 - 전원 공급 끊겨도 데이터 보존 / CPU - 실행 대상 저장

캐시 메모리 : CPU가 요청할만한 대상을 예측하여 저장한다는 것이다.

이때 캐시 메모리가 예측하는 과정에서 캐시 히트(데이터 활용한 경우),

캐시 미스(활용X)가 발생하고 캐시 히트 횟수/총 데이터 호출횟수로 캐시 적중률을 구한다.

 

데이터를 예측하는 과정에서 캐시 메모리는 '참조 지역성의 원리'를 사용한다.

참조 지역성의 원리는 1. 시간지역성과 2. 공간지역성을 활용한다.

 

시간지역성 : CPU는 최근 접근했던 메모리에 다시 접근하려한다

공간지역성 : CPU는 접근했던 메모리 근처에 접근하려한다

 

위 두 가지 특성을 활용해 캐시 메모리는 CPU가 사용할 데이터를 예측하고 저장하는 것이다.

 

p . 205의 확인 문제 1번 풀고 인증하기