내일배움캠프 13일차 TIL : CS - 메모리

어제의 CPU에 이어 오늘은 메모리를 정리할 예정이다.

메모리

CPU가 프로그램을 실행하거나 데이터를 참조하기 위해 필요한 정보들을 저장하는 공간

컴퓨터가 빠르게 동작하기 위해서는 메모리 속 명령어와 데이터의 위치가 정돈되어 있어야 하는데 이 데이터를 정리하는 공간이 메모리이며,

메모리는 저장된 값에 빠르고 효율적이게 접근할 수 있도록 주소로 저장된다.

메모리 계층 구조

• 레지스터는 CPU 내부에 캐시 메모리는 CPU와 주 기억 장치 사이에 존재한다.
• ( L1캐시는 레지스터 L2, L3 캐시는 메모리 그룹에 속해있다.)
• 메인 메모리는 주기억장치
• 하드 디스크는 보조기억장치

캐시 메모리

캐시 메모리는 CPU의 처리 속도와 주 기억 장치의 접근 속도 차이를 줄이기 위해 사용된다.

데이터 지역성을 활용하여 메인 메모리에 있는 데이터를 캐시 메모리에 불러와 저장해두고 프로세서가 다시 필요한 데이터를 캐시 메모리에 접근하여 찾도록 한다.

메인 메모리에서 데이터 호출 -> 캐시 메모리에 저장 -> CPU 캐시 메모리 접근 -> 데이터 사용

캐시의 지역성

캐시가 효율적으로 작동하기 위해 캐시의 적중률을 극대화 시켜야 한다.
캐시에 저장할 데이터가 지역성을 가져야 한다.

지역성이란

지역성은 데이터 접근이 시간적 혹은 공간적으로 가깝게 일어나는 것을 의미한다.

지역성은 전체 조건으로 프로그램은 모든 코드나 데이터를 균등하게 접근하지 않는다는 특성을 기본으로 한다.

기억장치 내의 정보를 균일하게 접근하는 것이 아닌 어느 한 순간에 특정 부분을 집중적으로 참조하는 특성이다.

지역성의 종류

시간적 지역성

• 최근에 참조된 주소의 내용은 곧 다음에 다시 참조되는 특성
• 특정 데이터가 한 번 접근되었다면, 가까운 미래에 다시 접근될 가능성이 높은 것

공간적 지역성

• 실제 프로그램이 참조된 주소와 인접한 주소의 내용이 다시 참조되는 특성
• 특정 데이터와 가까운 주소가 순서대로 접근되었을 경우 해당 주소 블럭을 전부 캐시에 적재
• 메모리 주소를 오름차순,내림차순으로 접근한다면 같은 블록의 데이터를 접근하기 때문에 캐시 효율성 증가

주 기억 장치 (메인 메모리)

컴퓨터 내부에서 현재 CPU가 처리하고 있는 내용을 저장하는 기억장치

비교적 용량이 크고 처리속도가 빠르며 CPU의 명령에 의해 기억된 장소에 직접 접근하여 읽고 쓸 수 있다.

ROM (Read-Only Memory)

전원이 끊어져도 기록된 데이터들이 소멸되지 않는 비 휘발성 메모리.

ROM은 데이터를 저장한 후 반영구적으로 사용이 가능하다.
(시스템이 기억해야 할 변형되면 안되는 데이터들이 저장된다. ex. BIOS)

ROM은 데이터를 저장하면 수정할 수 없지만 PROM, EPROM등 특수한 방법을 통해 데이터를 삭제한 후 다시 작성이 가능하다.

RAM (Random Access Memory)

읽고 쓰기가 가능하며 응용 프로그램, 운영체제등을 불러와 CPU가 작업할 수 있도록 기억하는 장치

데이터를 읽고 쓰는 속도가 같으며, 프로그램 로딩이나 데이터 임시 저장등에 사용된다.

ROM과 달리 전원이 끊기면 저장된 데이터가 사라지는 휘발성 메모리이다.

보조 기억 장치보다 접근 속도가 빠르다.

보조 기억 장치

전원이 끊겨도 지워지지 않는 저장공간

사용자가 사용하고자 하는 데이터와 프로그램을 반영구적으로 저장한다.

끝!

참고 1. https://www.crocus.co.kr/1366
참고 2. https://velog.io/@33bini/캐시-메모리Cache-Memory
참고 3. https://velog.io/@kcwthing1210/캐시의-지역성
참고 4. https://mindstation.tistory.com/152