[OS] 캐시 메모리

캐시 메모리

캐시 메모리는 속도가 빠른 장치와 느린 장치 간 속도 차이에 따른 병목 현상을 줄이기 위한 메모리입니다.

메인 메모리(RAM)과 CPU 사이에 위치하여, 메인 메모리에서 자주 사용하는 프로그램과 데이터를 저장해두어 처리 속도를 높이는 역할을 합니다.

이러한 캐시의 성능은 미래에 사용될 데이터를 예측하는 데 달려있는데 이에 관련된 개념이 캐시의 지역성(Locality)입니다.

 

캐시의 지역성(Locality)

캐시의 지역성이란, 데이터에 대한 접근이 시간적 혹은 공간적으로 가깝게 발생하는 특성을 의미합니다. 

지역성을 활용하여 캐시의 적중률(Hit rate)을 극대화하여 캐시의 효율을 제고할 수 있습니다.

 

지역성의 종류

1. 공간 지역성 : 최근 사용했던 데이터의 물리 주소와 인접한 데이터가 참조될 가능성이 높다는 특성

2. 시간 지역성 : 최근 사용했던 데이터가 가까운 시간 내에 재참조될 가능성이 높다는 특성

 

캐시 미스(Miss)

캐시 미스는 CPU가 참조하려는 데이터가 캐시 메모리에 없는 경우를 이릅니다.

 

캐시 미스의 경우

1. Compulsory Miss

- 특정 데이터에 처음 접근한 경우입니다. 이전에 접근한 적이 없으므로 캐시에 로드되지 않은 경우라고 볼 수 있습니다.

 

2. Capacity Miss

- 캐시 메모리의 공간 부족으로 발생하는 Miss입니다.

 

3. Conflict Miss

- 여러 데이터가 같은 캐시 메모리 주소 상에 중복 할당되어 발생하는 Miss입니다.