[OS] 캐시 (Cache)

◎ 캐시 (Cache)

• 메모리와 CPU간의 속도 차이를 완화하기 위해 메모리의 데이터를 미리 가져와 저장해 두는 임시 저장소
• CPU는 메모리에 접근해야 할 때 캐시를 먼저 방문하여 원하는 정보가 있는지 확인함

◎ 캐시의 구조

• 캐시 히트 : 캐시에서 원하는 것을 찾는 것을 의미, 해당 데이터를 바로 사용
• 캐시 미스 : 원하는 데이터가 캐시에 없으면 메모리로 가서 데이터를 찾음
• 캐시 적중률 : 캐시 히트가 되는 비율, 일반적인 컴퓨터는 약 90%
  • 캐시 적중률이 높을수록 성능이 좋아짐

◎ 즉시 쓰기 vs 지연 쓰기

• 즉시 쓰기 (Write through)

  • 캐시에 있는 데이터 변경시, 즉시 메모리에 반영하는 방식
  • 단점 : 메모리의 빈번한 데이터 전송으로 인해 속도가 느려짐
  • 장점 : 항상 최신 값이 유지되기 때문에 급작스러운 이상 현상에도 데이터를 잃지 않음

• 지연 쓰기 (Write Back)

  • 변경된 내용을 캐시에서 모아 주기적으로 반영하는 방식
  • 단점 : 메모리와 캐시된 데이터 사이 불일치가 발생할 수 있다.
  • 장점 : 메모리와의 데이터 전송 횟수가 줄어들어 시스템 성능 향산

◎ L1 캐시, L2 캐시

• L1 캐시 (특수 캐시)

  • 명령어와 데이터를 구분함
  • CPU (레지스터)와 직접적으로 연결됨

• L2 캐시

  • 명령어와 데이터 구분없이 모든 자료를 가져옴
  • 메모리와 연결됨