캐시 메모리의 개념과 종류, 역할

 

캐시 메모리는 컴퓨터 시스템에서 중요한 역할을 하는 메모리 유형 중 하나입니다.
주로 CPU와 메인 메모리 간의 속도 차이를 보완하여 시스템의 전반적인 성능을 향상시킵니다.

1. 역할 : 캐시메모리는 CPU가 자주 사용하는 데이터나 명령어를 임시로 저장하는 고속의 메모리입니다.
   CPU가 메인 메모리보다 빠르게 데이터에 접근할 수 있어 전체적인 시스템 성능이 향상됩니다.
2. 저장 위치 : 캐시 메모리는 CPU내부에 위치하거나 CPU와 메인 메모리 사이에 위치합니다.
   물리적으로는 CPU와 가까운 위치에 있어서 접근 속도가 빠릅니다.
3. 종류 : 캐시 메모리는 레벨에 따라 L1, L2, L3 캐시로 나뉩니다. 각 레벨은 CPU 코어와의 거리에 따라 구성되어 있으며,
   L1이 가장 빠르고 작고, L3이 가장 크고 느립니다. 또한 , L1캐시는 각 코어마다 별도로 존재하며, L2 캐시는 여러 코어가 공유하고, L3 캐시는 여러 코어 및 다수의 CPU 소켓 간에 공유 될 수 있습니다.
4. 동작 원리 : 캐시 메모리는 데이터의 지역성 원리를 기반으로 동작합니다.

데이터 지역성이란 프로그램이 특정 데이터 또는 명령을 반복적으로 사용하는 경향이 있다는 개념입니다. 따라서 캐시 메모리는 CPU가 자주 사용하는 데이터를 저장하여 빠르게 접근할 수 있도록 합니다.

적중(Hit)과 실패(Miss) : CPU가 데이터를 요청했을 때 해당 데이터가 캐시 메모리에 이미 존재하면 적중이라고 하고, 캐시 메모리에 데이터가 없어서 메인 메모리에서 가져와야 할 경우 실패라고 합니다.

적중률은 캐시에서 데이터를 찾는데 성공하는 비율을 나타냅니다. 높은 적중률은 캐시의 효율성을 높이는데 중요합니다.

캐시 메모리는 많은 컴퓨터 시스템에서 중요한 성능 향상 요소로 사용되며, 데이터 및 명령어의 빈번한 액세스를 가속화하여 전체적인 시스템 성능을 향상시킵니다.