[컴퓨터과학][메모리] RAM, 빅 엔디안과 리틀 엔디안, 캐시 메모리

메모리

• 휘발성 저장장치
• 비휘발성 저장장치

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RAM

• 메인 메모리와 상동
• 휘발성 저장장치
• 저장장치에 순차적 접근 필요 없이 곧장 접근 가능한 방식
• 임의 접근 메모리, 직접 접근

 

RAM의 종류

1) DRAM

• 시간이 지남에 따라 저장된 데이터가 사라지는 RAM
• 일반적으로 사용하는 메모리

 

2) SRAM

• 시간이 지나도 저장된 데이터가 사라지지 않는 RAM
• 전원이 끊기면 내용이 소실되기 때문에 비휘발성 저장장치
• 보통 캐시 메모리로 사용된다.(DRAM보다 빠르고 비싸다.)

 

3) SDRAM

• 클럭 신호에 맞게 CPU와 정보를 주고받을 수 있는 DRAM

 

4) DDR SDRAM

• 데이터를 주고 받는 길의 너비인 대역폭을 넓혀 속도가 보다 빠른 SDRAM

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빅 엔디안과 리틀 엔디안

• 메모리는 데이터를 바이트 단위로 저장한다.
• 메모리는 CPU로부터 데이터를 워드 단위로 받아(4바이트, 8바이트) 한 주소에 1바이트씩 저장한다.

 

빅 엔디안

• 낮은 번지의 주소에 상위 바이트부터 저장하는 방식
• ex) a1a2a3a4는 아래와 같이 저장된다.

메모리
a4	높은 번지
a3
a2
a1	낮은 번지

 

리틀 엔디안

• 낮은 번지의 주소에 하위 바이트부터 저장하는 방식
• ex) a1a2a3a4는 아래와 같이 저장된다.

메모리
a1	높은 번지
a2
a3
a4	낮은 번지

 

 

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캐시 메모리

• CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 줄이기 위한 SRAM 기반의 저장장치
• CPU가 사용할 법한 것을 저장한다.
• 데이터 접근에 있어 단독 DRAM 사용에 비해 빠른 성능은 보장할 수 있으나 메모리와 캐시메모리, 코어별 캐시 메모리의 불일치가 발생할 수 있어 데이터의 일관성을 유지하는 것이 중요하다.
• L1 캐시: 코어와 가장 가까운 캐시 메모리
• L2 캐시: 그 다음으로 가까운 캐시 메모리
• L3 캐시: L2 다음으로 가까운 캐시 메모리
• L1, L2는 코어 내부, L3는 외부에 위치한다.

 

캐시 메모리의 크기와 속도 비교
크기: L1 < L2 < L3
속도: L3 < L2 < L1

 

L1 캐시

• L1I 캐시: 명령어만 저장하는 L1 캐시
• L1D 캐시: 데이터만 저장하는 L1 캐시

 

캐시 히트

• 캐시 메모리가 예측해서 저장한 데이터가 CPU가 사용했을 경우
• 참조 지역성의 원리에 따라 메모리에서 가져올 데이터를 결정한다.
• 시간 지역성과 공간 지역성
• 시간 지역성: CPU는 최근 접근한 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.
• 공간 지역성: CPU는 접근한 메모리 공간 근처에 접근하려는 경향이 있다.

 

캐시 미스

• 캐시 메모리가 예측에 실패해 CPU가 메모리에서 필요한 데이터를 직접 가져와야 하는 경우