컴퓨터 시스템의 개요 - 캐시 Cache

1.6 캐시 메모리 (cache)

캐시 원리

 - 목적: 이용 가능한 가장 빠른 메모리의 속도에 근접한 메모리를 제공하는 동시에, 비용이 저렴한 대용량의 메모리를 제공하는 것이다.

 - 주기억장치 일부의 복사본을 포함

  - CPU가 메모리에서 한 워드를 읽으려 할 때, 그 워드가 캐시 내에 있는지 점검.

    있다면, 그 워드는 CPU로 바로 전달.

    없다면, 약간의 고정된 개수의 워드로 구성된 main memory 블록이 캐시로 읽혀진 뒤, 해당 워드가 처리기로 전달.

  * 처리기와 메모리 간에 캐시와 같이 용량은 적으나 빠른 메모리를 제공함으로써 지역성의 원리를 이용한것.

 

 

 

캐시/ 주기억장치 구조

 

 - 주기억장치는 2^n개의 주소지정 가능 워드들로 구성된다.

   이 메모리는 K개의 워드로 이루어진 고징 길이 블록들로 구성된다. 즉, 메모리는 M =2^n/K개의 블록들로 구성된다.

 - 캐시는 K개의 워드로 이루어진 C개의 슬롯으로 구성되며, 슬롯의 개수는 주기억장치 블록의 개수보다 훨씬 적다   

    (C<<M)

 - 주기억장치 일부는 캐시 일부에 저장된다.

   메모리 블록내의 한 워드를 읽게되면, 그 블록은 캐시의 슬롯 중의 하나로 전달된다.

 - 슬롯보다 블록의 개수가 많기 때문에 각 슬롯이 특정 블록에 영구적으로 할당될수가없다.

    따라서 각 슬롯은 현재 어떤 블록을 적재하고 있는지를 나타내는 태그(TAG)를 포함한다. 

    ex. 주소 0100,0101,0111에 위치한 블록들은 태그 01을 가진다.

 

 

캐시 읽기 연산

 - 처리기는 읽을 워드의 주소 (RA)를 생성한다.

 - 만일 주소 RA가 캐시에 포함되어 있으면, 처리기로 바로 전달된다. 

   그렇지 않으면 그 워드를 포함하고 있는 블록이 먼저 캐시에 적재되고, 그 다음 해당 워드가 처리기로 전달된다.