기억 장치 계층 구조, 메모리 계층

1. 기억장치(메모리 시스템)의 계층 구조

  ㅇ 서로 다른 속도 및 크기를 갖는 여러 계층의 메모리를 사용하는 구조
     - (CPU) ↔ (캐쉬메모리) ↔ (주메모리) ↔ (보조메모리, 자기디스크 등)
 
  ㅇ 상위 계층일수록, (우수한 성능)
     - 더 빠른 접근 시간 (빠름)
     - 더 높은 비트 당 비용 (고가)
     - 더 작은 크기의 용량 (소용량)
     - 더 적은 에너지 소비를 지향함

  ㅇ 계층 간의 이동은,
     - 인접 계층 간에 한 번에 하나씩 (한 블록씩) 이동하게 됨

  ㅇ 例) 컴퓨터 구조 상의 많은 부품들이 기억장치 계층 구조와 관련이 깊음
     - 보조 기억장치는, CPU와 멀리 있는 장치
     - 캐시 메모리는, CPU 내부 또는 CPU와 가장 가까이 있는 장치
     - 레지스터 및 메모리관리장치 (MMU : 가상메모리를 지원하는 장치)는, CPU 내에 있는 장치


2. 참조의 지역성 (Locality of Reference), 지역성의 원칙 (Principle of Locality)

  ㅇ 어떤 데이터가 참조되면, 참조된 그 지역 및 시간 근처에서 다시 참조될 가능성이 높다는 원칙

  ㅇ 지역성 원칙을 이용하여, 계층적 설계를 도모함
     - 시간적 지역성 (Temporal Locality) : 최근에 접근했던 데이터들을 프로세서 가까이에 위치시킴
        . 例) 순환문은 명령어와 데이터에 반복적으로 접근하게 됨
     - 공간적 지역성 (Spatial Locality)  : 최근에 접근했던 데이터와 인접한 데이터들을 블록화시킴
        . 例) 명령어, 배열 내 요소 등은 대개 순차적으로 접근됨


3. Hit & Miss (적중 및 실패)

  ㅇ 적중 (Hit)
     - 프로세서가 요구하는 데이터가 상위 계층에 있을 때
     - 적중율 (Hit Ratio) : 메모리 접근 중 상위 계층에서 찾을 수 있는 비율

  ㅇ 실패 (Miss)
     - 프로세서가 요구하는 데이터가 상위 계층에 없을 때
     - 실패율 (Miss Ratio) : 메모리 접근 중 상위 계층에서 찾을 수 없는 비율