[ 컴퓨터 구조 ] 메모리 종류

[ 출처 ]

혼자 공부하는 컴퓨터 구조 + 운영체제 06강

https://www.youtube.com/watch?v=kFWP6sFKyp0

[ RAM 특성과 종류 ]

주 기억장치의 종류에는 크게 RAM과 ROM 두 가지가 있고,

메모리는 그 중 RAM을 지칭하는 경우가 많다.

 

RAM 특성

= 휘발성 저장 장치

= RAM이 크면 많은 프로그램들을 동시에 실행하는데 유리

 

RAM 종류

DRAM

= Dynamic RAM

= 저장된 데이터가 동적으로 사라지는 RAM

= 일반적으로 메모리로 사용

= 상대적으로 소비전력이 낮고 저렴하며 집적도가 높아 대용량으로 설계하기 용이

 

SRAM

= Static RAM

= 저장된 데이터가 사라지지 않는 RAM

= DRAM 보다 일반적으로 더 빠름

= 일반적으로 캐시 메모리로 사용

 

SDRAM

= Synchronous DRAM

= 클럭 신호와 동기화된 DRAM

 

DDR SDRAM

= Double Data Rate SDRAM

= 대역폭(데이터를 주고 받는 길의 너비)을 넓혀 속도를 빠르게 만든 SDRAM

= 최근 가장 대중적으로 사용되는 RAM

 

대역폭 2배씩 증가

SDRAM → DDR SDRAM → DDR2 SDRAM  → DDR3 SDRAM  → ⋯

[ 메모리 주소 공간 ]

논리 주소

= CPU와 실행중인 프로그램 입장에서 바라본 주소

= 실행중인 프로그램 각각에게 부여된 0번지부터 시작하는 주소

 

물리 주소

= 메모리 입장에서 바라본 주소

= 정보가 실제로 저장된 하드웨어상 주소

 

논리 주소 ↔ 물리 주소

= MMU(메모리 관리 장치)라는 하드웨어에 의해 변환

= 논리 주소에 베이스 레지스터 값(프로그램의 기준 주소)을 더하여 물리 주소로 변환

 

베이스 레지스터 값 + 논리 주소 = 물리 주소

 

베이스 레지스터

= 실행중인 프로그램의 가장 작은 물리 주소 저장

 

한계 레지스터

= 프로그램의 영역을 침범할 수 있는 명령어의 실행을 막음

= 논리 주소의 최대 크기 저장

 

베이스 레지스터 값 ≤ 프로그램의 물리 주소 범위 ≤ 베이스 레지스터 값 + 한계 레지스터 값

[ 캐시 메모리 ]

저장 장치 계층 구조 or 메모리 계층 구조(Memory Hierarchy)

= CPU와 가까운 저장 장치는 빠르고, 멀리 있는 저장 장치는 느림

= 속도가 빠른 저장 장치는 저장 용량이 작고, 가격이 비쌈

= 레지스터 ↔ 캐시 메모리 ↔ 메모리 ↔ 보조기억장치

= 레지스터 ↔ L1 캐시 ↔ L2 캐시 ↔ L3 캐시 ↔ 메모리 ↔ 보조기억장치

 

캐시 메모리

= CPU와 메모리 사이에 위치

= 레지스터보다 용량이 크고 메모리보다 빠른 SRAM 기반의 저장 장치

= CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 줄이기 위한 저장 장치

 

계층적 캐시 메모리

= L1 ↔ L2 ↔ L3 캐시

= 일반적으로 L1 캐시와 L2 캐시는 코어 내부에, L3 캐시는 코어 외부에 위치

 

캐시 적중률

= 캐시 히트 횟수 / (캐시 히트 횟수 + 캐시 미스 횟수)

= CPU가 사용할 법한 데이터를 예측해야 함 → 참조 지역성의 원리

 

참조 지역성의 원리

1. CPU는 최근에 접근했던 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있음

2. CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이 있음