Day-15
5장 컴퓨터 아키텍처와 운영체제
-컴퓨터는 어떻게 프로그램과 메모리를 관 리할까
7. 메모리 계층과 성능
메모리 종류
- 메인(Main) 메모리 : 램(RAM) (D램)
2. 레지스터(Register) : CPU 안에 내장되어 있어서 연산을 위한 저장소 제공
3. 캐쉬(Cache) : S램. CPU와 램사이에서 중간 저장소 역할 - 하드디스크(Hard Disk)와 이외 장치 : 하드 디스크, I/O 장치 등등
메모리들은 프로그램이 실행하는 동안 데이터의 입력 및 출력을 담당
메모리들의 차이는 CPU 와의 거리에서 온다.
CPU와의 거리가 가까울수록 빠르고 용량이 작으며 멀수록 느리고 용량이 크다.
반대로 연산에 필요한 데이터가 레지스터에 없으면 L1 캐시를 살펴본다.
없으면 L2캐시 없으면 메인 메모리,그래도 없으면 하드디스크를 참조한다.
하드디스크에서 데이터를 찾은 후 다시 메인 메모리 L2 캐쉬 L1 캐시를 거쳐
레지스터로 데이터가 들어오게 되는데 이경우 극심한 속도저하가 발생한다.
하드디스크에 있는 내용은 프로그램의 실행을 위해 메인 메모리로 이동한다.
메인 메모리에 있는 일부 데이터도 실행을 위해 L2 캐시로 이동한다.
L2 캐시에 있는 데이터 일부는 L1 캐시로 이동한다.
L1 캐시에 있는 데이터중 연산에 필요한 데이터는 레지스터로 이동한다.
캐시 미스 : CPU가 캐시에 데이터가 없어 메모리를 읽어야 하는 경우 (RAM , 하드)
캐시 힛 : CPU가 원하는 데이터를 캐시에서 찾은 경우
L1 , L2 캐시
CPU는 고속화되었지만 메인 메모리의 처리속도는 이를 따라가지 못하고
CPU가 연산을 하기 위해선 데이터를 가지고 와서 연산을 한 후
연산결과를 메모리에 저장한 후에 다음작업을 수행할 수 있다.
따라서 아무리 CPU가 빠르게 연산을 수행한다
하더라도 데이터를 가지오고 저장하는 작업이 느리면 전체적인 처리속도는 결코 빠를수 없다.
L1캐시는 이러한 레지스터와 메인 메모리간의 속도차이에 의한 성능저하를 막기 위해
메인 메모리의 저장된 데이터 중 자주 접근하는 데이터를 저장한다.
L1 캐시는 CPU 내부에 존재하므로 L1 캐시에서 데이터를 참조할 경우 속도저하는 발생하지 않는다.
하지만 여전히 L1 캐시는 메인 메모리의 모든 데이터를 저장할 수 없기에
L1 캐시에 없는 데이터를 CPU가 요구할 경우 속도의 저하로 이어진다. 따라서 캐시를 하나 더둔다.
L2 캐시까지 존재함으로써 메인 메모리에 대한 접근은 더욱 줄어든다.
따라서 병목현상은 L1캐시와 메인 메모리에서 L2 캐시와 메인 메모리로 발생지역이 옮겨지게 된다
8. 코프로세서
CPU의 기능을 보충하기 위해 사용되는 컴퓨터 프로세서다.
보조프로세서 또는 보조 처리기라 부른다.
코프로세서는 메인 CPU 프로세서에 집중된 작업들의 짐을 덜어 시스템 수행 속도를 빠르게 해준다.
기능 - 부동소수점 산술, 그래픽, 신호 처리, 문자열 연산, 암호화, 주변장치 입출력 등등 있다.
한 코프로세서가 여러 기능을 수행할 수도 있고, 한 가지 기능만 수행할 수도 있습니다.
초기 컴퓨터에 많이 사용되다가 현재는 점차 CPU에 통합되어 사용되고 있습니다.
직접 메모리 접근 (DMA)
특정 하드웨어 하위 시스템이 CPU와 독립적으로 메인 시스템 메모리에
접근할 수 있게 해주는 컴퓨터 시스템의 기능이다.
