캐시 메모리

저장 장치 계층 구조

• CPU와 가까운 저장 장치는 빠르고, 멀리 있는 저장 장치는 느리다
• 속도가 빠른 저장 장치는 저장 용량이 작고, 가격이 비싸다

캐시 메모리

• CPU와 메모리 사이에 위치한, 레지스터보다 용량이 크고 메모리보다 빠른 SRAM 기반의 저장장치
• CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 조금이나마 줄이기 위해 탄생
• "CPU가 매번 메모리에 왔다 갔다 하는 건 시간이 오래 걸리니, 메모리에서 CPU가 사용할 일부 데이터를 미리 캐시 메모리로 가지고 와서 쓰자"

메모리에 접근 = 물건을 사러 가는것
메모리 = 물건은 많지만 집과는 멀리 떨어져 있어 왕복이 오래 걸리는 대형마트
캐시 메모리 = 물건이 많지는 않아도 집과 가까이 있는 편의점

• 계층적 캐시 메모리 (L1-L2-L3 캐시)
  - 숫자가 낮을 수록 CPU(코어)와 가깝다.
  - 일반적으로 L1캐시와 L2캐시는 CPU(코어) 내부에 , L3캐시는 CPU(코어) 외부에 위치해 있다

참조 지역성 원리

캐시 메모리는 메모리보다 용량이 작다
당연하게도 메모리의 모든 내용을 저장할 수 없다
CPU가 자주 사용할 법한 내용을 예측하여 저장

• 캐시 히트 : 예측이 들어맞을 경우 (CPU가 캐시 메모리에 저장된 값을 활용할 경우)
• 캐시 미스 : 예측이 틀렸을 경우 (CPU가 메모리에 접근해야 하는 경우)
• 캐시 적중률 : 캐시 히트 횟수 / (캐시 히트 횟수 + 캐시 미스 횟수)
• 캐시 적중률을 높여야 한다 == CPU가 사용할 법한 데이터를 잘 예측해야 한다
• CPU가 사용할 법한 데이터를 예측하는 방법, 참조 지역성의 원리
  - CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다
  - CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있다.