메모리 계층

메모리

CPU가 직접 접근할 수 있는 기억장치이며,

프로세스가 실행되려면 프로그램이 메모리에 올라와야 한다.

 

프로그램 실행 시 필요한 주소, 정보들을 저장하고 가져다 사용할 수 있게 만드는 공간이다.

 

 

메모리의 특징

 

지역성

 

데이터 접근이 시간적, 혹은 공간적으로 가깝게 일어나는 것.

• 시간적 지역성 : 특정 데이터가 한 번 접근되었을 경우, 가까운 미래에 또 한 번 데이터에 접근할 가능성이 높음.
• 공간적 지역성 : 엑세스 된 기억장소와 인접한 기억장소가 엑세스 될 가능성이 높음.

 

지역성 원리를 이용하여 계층으로 구성된다.

• 위로 갈수록 접근시간 감소하고 속도가 증가하며, 비용이 비싸지고 용량이 적어진다.

기억용량, 접근시간, 사이클 시간, 기억장치 대역폭, 가격 등으로 성능이 결정된다.

 

 

메모리 계층(기억장치 계층)

 

 

세 가지 주요 특성인 용량, 접근속도, 비용 간의 절충 관계를 파악해 필요에 따라 채택할 수 있게 나타낸 구조이다.

 

메모리를 필요에 따라 여러종류로 나누면 CPU가 메모리에 더 빨리 접근 가능하다.

 

각각의 특징이 있는 서로 다른 종류의 저장 장치를 함께 사용하여 최적의 효율을 낼 수 있다.

 

명칭	위치	접근속도	기억용량	휘발성여부
레지스터	CPU 내부	가장 빠름	가장 적음	O
캐시	CPU 내부	빠름	적음	O
메모리	CPU 외부	보통	보통	O
하드 디스크	CPU 직접 접근 불가	낮음	많음	X

 

하드디스크는 경우 데이터를 메모리로 이동시켜 접근가능하기 때문에 느리다.

 

 

레지스터

컴퓨터에서 4대 주요 기능(기억, 해석, 연산, 제어)을 관할하는 장치.

 

CPU가 요청을 처리하는 데 필요한 데이터를 일시적으로 저장하는 기억장치.

 

CPU는 자체적으로 데이터를 저장할 방법이 없어 메모리로 직접 데이터를 전송할 수 없다.

연산을 위해 반드시 레지스터를 거쳐야 하고, 이를 위해 레지스터는 특정 주소를 가리키거나 값을 읽어올 수 있다.

 

프로세서에 위치한 고속 메모리로, 프로세스가 바로 사용할 수 있는 데이터를 담고있는 영역이다.

 

 

캐시

데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소.

 

속도가 빠른 장치와 느린 장치 사이에서 속도차이에 따른 병목 현상을 완화하기 위한 범용 메모리이다.

 

캐시의 접근 시간에 비해 원래 데이터에 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우 사용하고,

값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우 사용한다.

 

즉, 시스템의 효율을 위해 사용한다.

 

 

메인 메모리

주기억장치(1차 기억 장치)라고 불리며 컴퓨터에서 수치, 명령, 자료 등을 기억하는 컴퓨터의 하드웨어.

 

RAM과 ROM으로 구성되며 RAM은 휘발성 ROM은 고정 기억 장치이다.

 

RAM(Random Access Memory) : 휘발성 기억장치

 

빠른 엑세스를 위해 데이터를 단기간 저장하는 구성요소이다.

사용자가 요청하는 프로그램이나 문서를 스토리지 디스크에서 메모리로 로드하여 각각의 정보에 엑세스하고

전원이 유지되는 동안 CPU의 연산 및 동작에 필요한 모든 내용이 저장되고 전원 종료시 기억된 내용이 삭제된다.

 

 

ROM(Read Only Memory) : 고정 기억장치

 

컴퓨터에 지시사항을 영구히 저장하는 비휘발성 메모리.

 

전원 종료시 기억된 내용을 유지하고 변경 가능성이 희박한 기능 및 부품에 사용된다.

ex) 초기 부팅 관련 소프트웨어, 프린터 작동에 관여하는 펌웨어 명령 등등

 

주기억장치로 사용되기보다는 주로 기본 입,출력 시스템(BIOS), 자가 진단 프로그램(POST)같은 

변경 가능성이 희박한 시스템 소프트웨어를 기억시키는데 이용한다.

 

 

보조 기억장치

물리적 디스크가 연결되어 있는 기억장치.

 

HDD와 SDD가 있고 컴퓨터가 전원을 꺼도 저장된 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 기억장치다.

 

중앙처리장치와 직접 자료 교환이 불가능하고 메모리에 옮긴 후 교환하기 때문에 오래걸린다.

 

 

https://github.com/devSquad-study/2023-CS-Study/blob/main/OS/os_memory_hierarchy.md

2023-CS-Study/OS/os_memory_hierarchy.md at main · devSquad-study/2023-CS-Study

 

https://velog.io/@yu-jin-song/CS-%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC-%EA%B3%84%EC%B8%B5-%EA%B5%AC%EC%A1%B0

[OS] 메모리 계층 구조(Memory Hierachy)