Cache, Caching, Cache Memory, L1 Cache, L2 Cache   캐쉬, 캐시, 캐싱, 캐쉬 메모리

(2025-07-03)

1. 캐시 (Cache)

  ㅇ 통상, 컴퓨터 메모리 버퍼를 지칭함
     - CPU주기억장치 사이에 존재하는 버퍼 형태의 고속의 기억장치CPU에서, 메모리로부터 레지스터데이터를 읽어들일때,
     - 일단 캐시 메모리에 캐시라인 이라는 단위데이터를 읽고, 그 데이터레지스터로 옮김
     - 캐시라인 크기는 CPU 종류 마다 달라짐


2. 캐쉬 사용 상의 특징CPU주기억장치 사이의 속도의 차이를 완화시킴 (메모리 읽기 속도 개선용)
     - 만일 수행시에 필요로 하는 명령어나 자료가 캐쉬에 있으면, 고속으로 수행이 가능하고,
     - 캐쉬에 없으면, 주기억 장치에서 새로 읽어들임

  ㅇ 메모리 계층 구조에서 매우 중요한 역할 수행, 시스템 전체 성능에 큰 영향을 미침


3. 캐싱 알고리즘, Hit율

  ㅇ 캐싱 알고리즘 종류
     - LFU (Least Frequently Used)
        . 캐시 내 가장 덜 찾는 항목 먼저 삭제
     - LRU (Least Recently Used)
        . 캐시 내 가장 오래된 항목 먼저 삭제

  ㅇ 찾는 자료가 cache에 존재하는 비율을 `hit 율`이라 하고,
     -  hit 율이 높을수록  cache의 기능이 향상됨


4. 캐쉬 메모리시스템 메모리와 CPU(프로세서)의 속도 차를 보상하기 위한 방법
     - 시스템 메모리 보다 속도가 더 빠른 Cache 메모리를 사용
       . 例) 플립플롭(Flip-flop), 레지스터(Register), 고속의 SRAM 등

  ㅇ CPU 캐쉬 메모리 종류
     - L1 cache (Level 1 cache, Primary cache, 1차 캐쉬) 메모리
        . 프로세서 core에 내장된 cache 메모리
     - L2 cache (Level 2 cache, Secondary cache, 2차 캐쉬) 메모리
        . 프로세서 안에 내장된 것이 아니라 메인보드나 카트리지에에 장착


5. [참고사항]인터넷웹 페이지 캐싱  :  ☞ HTTP 캐시 참조
     - 웹 브라우저, 프록시 서버, CDN 등이 동일한  자원(이미지, HTML, JS 등)을
       재사용하기 위해 저장하는 메커니즘DNS 캐시  :  도메인 이름IP 주소 간의 매핑 결과를 일정 기간 저장
     - 같은 도메인 요청 시 빠른 응답 가능 및 불필요한 DNS 쿼리 감소

  ㅇ NAPT 캐시  :  NAT 장비에서, 여러 내부 사설 IP 주소가 하나의 공인 IP 주소를 공유할 때,
     - 각 연결의 구분 및 (IP + Port) 매핑을 유지하기 위한, 캐시(세션 테이블)에는,
     - 내부 IP, 내부 포트, 외부 IP, 외부 포트 등이 기록되어 NAT 변환을 빠르게 처리케 함

  ㅇ 디스크 캐시  :  HDD/SSD 등의 I/O 성능을 보완하기 위한 캐시 메모리
     - 운영체제스토리지 장치에서 읽기/쓰기 데이터를 임시 저장

메모리 관리
1. 참조의 지역성 (계층구조)   2. 캐쉬 메모리   3. CAM   4. MMU   5. 가상 메모리   6. 런타임 메모리   7. 메모리 맵핑  
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