기억장치 계층

기억장치 설계에 있어서 가장 중요한 요소들 : 용량, 속도,가격

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기억장치 특성들간의 관계

액세스 속도가 높아질수록, 비트당 가격은 높아진다

용량이 커질수록, 비트당 가격은 낮아진다

용량이 커질수록, 액세스 시간은 길어진다

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계층적 기억장치시스템(hierarchical memory system)

기억장치의 성능대가격비(performance/cost ratio)를 향상시키기 위하여 한 시스템 내에 다양한 종류의 기억장치들을 사용하는 방식

계층적 기억장치시스템의 구성 방법

첫 번째 계층 기억장치 : 속도가 빠르나, 가격은 높은 기억장치 사용

두 번째 계층 기억장치 : 속도는 느리지만, 가격은 낮은 기억장치 사용

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계층적 기억장치 효과의 예

첫 번째 계층 기억장치의 액세스 시간 = 50 ns

두 번째 계층 기억장치의 액세스 시간 = 500 ns

액세스할 정보가 첫 번째 계층에 있을 확률 = 50 %

평균 기억장치 액세스 시간 = (0.5 × 50ns) + (0.5 × 500ns) = 275ns

데이터가 첫 번째 계층에 있는 비율에 따른 평균 액세스 시간의 변화

비 율	평균 액세스 시간
20% 40% 60% 80% 100%	410ns 320ns 230ns 140ns 50ns

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지역성의 원리(principle of locality)

기억장치의 액세스가 몇몇 특정 영역에 집중되는 현상

짧은 시간을 기준으로 보면 프로세서가 기억장치의 한정된 위치들만을 액세스하면서 작업을 수행

프로그램이 실행되는 동안에 일반적으로 지역성의 원리에 의하여 첫 번째 계층의 기억장치에 대한 액세스 횟수가 두 번째 계층의 기억장치에 대한 액세스보다 훨씬 더 많음

지역성의 원리가 적용되면 높은 성능 향상을 얻을 수 있음

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기억장치 계층

상위 층으로 갈수록 비트당 가격이 높아지고, 용량이 감소하며, 액세스 시간은 짧아지고, CPU에 의한 액세스 빈도는 높아진다

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내부 기억장치(internal memory) : CPU가 직접 액세스할 수 있는 기억장치들

[예] CPU 레지스터, 캐쉬 기억장치, 주기억장치, 디스크 캐쉬, 등

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외부 기억장치(external memory) : CPU가 직접 액세스할 수 없고, 장치 제어기(device controller)를 통해서만 액세스할 수 있는 기억장치들

[예] 디스크, 자기 테이프, 등

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캐쉬 기억장치 / 디스크 캐쉬

캐쉬 기억장치(cache memory) : 주기억장치의 액세스 속도가 CPU에 비하여 현저히 느리기 때문에 주기억장치로부터 데이터를 읽어오는 동안에 CPU가 오랫동안 기다려야 하는데, 그에 따른 성능 저하를 줄이기 위하여 CPU와 주기억장치 사이에 설치하는 고속의 반도체 기억장치

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디스크 캐쉬(disk cache)

디스크와 주기억장치의 액세스 속도 차이를 줄이기 위하여 그 사이에 설치하는 반도체 기억장치

주기억장치로부터 디스크로 읽혀나갈(swap-out) 정보들을 일시적으로 저장하는 버퍼 역할

위치 : 주기억장치, I/O 프로세서 보드, 혹은 제어기 보드

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디스크 캐쉬의 위치

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