캐시기억 장치 개념

캐시 기억 장치 개념

컴퓨터 기억 장치 구성

1. 주기억 장치

CPU에 의하여 수행중인 데이터가 저장되어 CPU가 직접 접근 가능한 기억 장치

2. 보조기억 장치

-현재 수행에는 직접 필요하지 않은 프로그램이나 데이터를 저장하고 있다가 필요한  경우에 주기억 장치로 전송하는 기억 장치

-CPU와 직접 통신 할 수 없으며 주기억 장치를 통해서만 자료 교환가능

-주기억 장치의 용량에 대한 제한 극복용

-데이터를 16,32,64비트를 처리하는 가 또는 보조 프로세서의 차이로 구분

3. 기억 장치의 계층 구조

4. 컴퓨터의 기억 장치 구성

원의 넓이 : 저장 요량을 나타냄

원의 둘레 : 기억 장치가 데이터를 저장하거나 인출하는데 걸리는 시간 -> 처리속도를 나타냄

원통의 높이 : 가격을 나타낸다.

5. 기억 장치의 계층 구조

1)레지스터는 CPU 내부에 두어 임시 기억장소로 사용

2) CPU로부터 가장 가까운 곳에는 접근 시간이 빠른 캐시 메모리를 배치 먼 곳에는 보조 기억장치를 배치

3)계층 구조의 가장 아래에는 제거 가능한 파일을 저장하기 위한 비교적 느린 자기 테이프가 있고, 그위에 백업 저장장치로 쓰이는 자기 디스크나 드럼

4) 주기억 장치는 CPU와 입출력 프로세서를 통한 입출력 장치와 직접 통신하는 위치에 두고, 주기억 장치에 저장되어 있지 않은 프로그램이 필요하면 보조기억 

장치에서 오고, 주기억 장치의 필요 없을때는 보조기억 장치로 이동

6. 개시 기억 장치의 개념

1. 레지스터

-CPU 내부에 위치

-CPU는 처리속도와 비슷한 접근 속도를 가진 레지스트들이 포함됨

-이러한 기억장치는 높은 가격 떄문에 많은 요량으로 구성 하기 어려움

2. 캐시 기억장치

- 주기억 장치에 비해 5~10배 정도 접근속도가 빠름

-자주 사용되는 명령들을 저장하고 있다가 CPU에 빠른 속도로 제공

-캐시 기억장치의 용량에 의해 CPU 가격이 결정됨

-CPU가 캐시기억장치에 저장된 명령어와 데이터를 처리할 경우 , 주기억 장치보다 더 빠르게 처리할 수 있음

-결과적으로 캐시기억장치는 느리게 동작하는 주기억 장치와 빠르게 동작하는 중앙처리 장치 사이에서 속도차이르 줄여줘서 CPU에서의 데이터와 명령어 처리 속도를 향상

- 캐시기억장치는 고속 완충 기억장치라고 함

캐시의 종류

- 보육에 대한 사회적 요구가 반영되어져야 함

-자주 이용되는 파일들을 캐시하고 있는 회사의 랜 서버 또는 접속 서버

- 웹브라우저 캐시

-최근에 웹 페이지에서 다운로드 된 파일을 HDD에 저장해둠

-

 디스크 캐시

    - 빠른 접근 속도를 위하여 RAM의 여분의 장소 또는 특수한 HDD 캐시에 최근 사용했던 데이터와 곧 사용할 것으로 예견되는 주변의 데이터 사본을         저장

- L2 캐시 메모리

-마이크로프로세서로부터 별도로 분리된 칩에 존재하는 칩에 존재하는 캐시 메모리, 그러나 일반 메모리보다는 빠르게 접근할 수 있음

- L1 캐시 메모리

-마이크로프로세서 내에 있는 캐시 메모리

-디스크 캐시

-디스크 버퍼라고 불리기도 함

-1980년 후반 이후 판매되는 HDD는 디스크 제어와 외부와의 인터페이스를 위해 작은 컴퓨터를 내장하고 있음

2004년에 판매되는 개인용 컴퓨터에 탑재된 디스크 캐시는 대개 2~32MB 정도의 크기를 가짐

SRAM

-SRAM (Static RAM, Static Random Access Memorry)

- 플립플롭 기억소자로 구성하여, 집적 밀도가 높아 소용량의 기억장치에 사용

-DRAM보다 처리 속도가 5배 정도 빨라서 캐시 메모리(cache memory)에 주로 사용

SRAM의 기억 소자 구조

SRAM을 캐시로 사용한 이유

-SRAM은 주기적으로 내용을 갱신해 주어야 하는 DRAM과는 달리 기억 장치에 전원이 공급되는 한 그 내용이 계속 보존됨

-SRAM은 임의 접근 기억장치(랩, random  access memory)이므로 데이터의 쓰고 읽기가 이루어지는 주소와 관계없이 입출력에 걸리는 시간이 일정함

-SRAM은 회로의 대칭 구조로 인해 DRAM보다 훨씬 빠른 입출력을 가능하게 함

-메모리 주소의 접근할 떄 상위 비트와 하위 비트 순서로 두 번 접근해야 하는 DRAM과 달리 SRAM은 한번에 접근할 수 있는 장점 보유

SRAM 특성

-고속 SRAM은 DRAM보다 고속, CPU 내부의 기억장치 와 같은 속도를 중요시하는 부분에서 많이 사용됨

-외부 캐시나 DRAM 버스트 모드회로, 디지털 신호처리 회로 등에서도 사용됨

-SRAM의 전력 소모는 클록 주파수에 많이 의존함

-고속 SRAM은 DRAM보다 훨씬 전력소모가 크고, 설계에 따라 최고 수 와트까지 소모할 수 있음