Memory Hierarchy

저장장치 Storage

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  • 최소 단위는 bit
    • 8 bits = 1 byte
    • 컴퓨터 구조상 native unit of data는 word = one or more of bytes
      • 32 bit or 64 bit
  • 구조
    • 주 메모리
      • CPU가 직접 access할 수 있는 유일한 대용량 저장장치
      • Random Access (RAM)
      • 대부분 휘발성
    • 2차 메모리
      • 주 메모리를 보완하는 비휘발성의 큰 저장 공간
      • Hard-Disk and Solid-State-Disks
  • 계급
    • 상부에 있을 수록 빠르고, 비싸며, 휘발성
    • 하부에 있을 수록 느리고, 싸며, 비휘발성
    • 레지스터 -> 캐시 -> 주 메모리(램) -> SSD -> 마그네틱 디스크 -> optical disk -> 마그네틱 테이프

레지스터 Register

  • CPU 구조의 일부
  • CPU 에서 연산(계산)에 사용하는 데이터를 기억하는 소규모 기억장치
  • 컴퓨터는 캐시로부터 데이터를 읽어들여 레지스터에 저장한 다음 레지스터 사이로 데이터를 전달하면서 연산을 수행

캐시 Cache

  • 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소
  • 캐시의 접근 시간에 비해 원래 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우에 사용
  • 컴퓨터에는 각 계층이 있고, 사용 중인 정보는 느린 저장장치에서 빠른 저장장치로 복사되어 임시로 저장
    • 캐시를 확인하고 거기에 찾는 정보가 있으면 사용
    • 없으면 하부 저장장치까지 내려가 데이터를 복사해온 뒤 사용 (캐시 미스)

Direct Memory Access(DMA) vs. Programmed I/O(PIO)

  • 특정 하드웨어 하위 시스템이 CPU를 거치지 않고 data block을 local buffer에서 곧바로 메인 메모리로 전송
  • PIO는 DMA의 반대 개념
    • 장치들 사이에 전송되는 모든 데이터가 중앙처리장치를 거쳐가는 방식
    • 전송할 데이터가 많은 경우 부담이 커지는데 이러한 문제를 해결하기 위해 DMA를 이용
    • DMA는 PIO의 단점을 보완하기 위해 고안된 기능
  • 고속 I/O 장치들이 주 메모리 급의 속도

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