캐시 메모리와 저장 장치

컴퓨터 시스템에서 정보를 한 곳에서 다른 곳으로 이동하는 과정(하드 디스크에서 메인 메모리, 그리고 프로세서로 명령어들이 복사되는

과정)에는 시간이 소요된다. 그런데 저장 장치의 크기가 커질 수록 속도가 느려진다는 것이다. 이러한 관계는 아주 크기가 작은 프로세서와 메모리 사이에서도 유효하다. 프로세서 레지스터 파일에서 정보를 읽는 것이 메모리에서 읽는 것보다 훨씬 빠르다. 그런데 프로세서와 

 

메모리 격차가 지속적으로 증가하고 있다는 것이다. 메인 메모리를 더 빠르게 동작하도록 만드는 것보다 프로세서를 더 빨리 동작하도록

만드는 것이 더 쉽고 비용이 적게들기 때문이다. 이에 컴퓨터 시스템 설계자들은 프로세서와 메모리 간 격차에 대응하기 위해 단기간에

필요로 할 가능성이 높은 정보를 저장하여 사용할 수 있는 캐시 메모리를 고안하였다.

 

프로세서 칩 내부에 들어 있는 L1 캐시는 대략 수천 바이트의 데이터를 저장할 수 있으며, 거의 레지스터 파일만큼 빠른 속도로 액세스

할 수 있다. 이보다 좀 더 큰 L2 캐시는 수백 킬로 바이트에서 수 메가 바이트의 용량을 가지며 프로세서와 전용 버스를 통해 연결된다.

L1과 L2 캐시는 SRAM(Static Random Access Memory)이라는 하드웨어 기술을 이용해 구현한다. 이와 같은 캐시 메모리에 깔려 있는

기본적인 아이디어는 지엽적인 영역의 데이터를 자주 액세스하는 경향, 지역성(locality)에 기반한다. 자주 액세스할 가능성이 높은

데이터를 캐시 메모리에 보관하여 사용함으로써 매우 빠른 메모리 작업 효과를 얻는 것이다. 컴퓨터 시스템의 저장 장치들은 아래와 같은

메모리 계층구조로 구성되어 있다. 계층의 꼭대기에서부터 맨 밑바닥까지 이동할수록 저장 장치들은 더 느리고, 더 크고, 바이트 당 가격이 싸진다.