효율적 메모리 관리 정책

안녕하세요 bannavi입니다^ㅅ^

오늘은 효율적 메모리 관리 정책에 대해 살펴볼거에요

바로 시작하겠습니다

 

 

 

1. Associative 메모리

2. Cache 메모리(굉장히 빠르다)

SRAM이 보통 Cache로 활용된다

* DRAM은 일반적인 주기억장치로 활용된다

 

 

 

5.4 Associative 메모리

# Associative memory란?

1. 내용에 의해 접근하는 메모리 장치를 이르는 용어이다.

1) 메모리 장치(Memory device)란 자료(data)의 저장(store)과 접근(access)을 용이하게 하기위해 필요로 하는 장치이다.

2) 결국 이상의 필요에 따라 CPU는 필요한 자료를 얻기 위해 메모리 장치에 탐색(Search)을 하게될 수 밖에 없고

3) 좀더 효율적 탐색이 가능할 수 있는 저장 공간의 필요에 의해 만들어진 저장 형태를 우리는 이렇게 명명(또는 내용 지정 메모리(content addressable memory, CAM)) 한다.

2. 이 방식은 데이터의 내용으로 병렬 탐색을 하기에 적합하도록 구성되어 있으며, 탐색은 전체 워드 또는 한 워드내의 일부분을 가지고 실행될 수 있다.

3. associative memory는 각 셀이 저장 능력 뿐 아니라 외부의 인자와 내용을 비교하기 위한 논리회로를 갖고 있기 때문에 RAM보다 값이 비싸다. 따라서 탐색시간이 필히 짧아야 하고 그것이 중요한 이슈일 경우 활용된다.

 

 

 

 

# Associative memory의 하드웨어 구성과 메모리

작업하는 방법은 태그의 종류(레지스터의 종류)가 다를 뿐이지, Write와 READ가 같다. 

 

 

Key register의 역할

1. 인자 워드(argument register(A) -ref: 5 페이지 그림)의 특정한 영역이나 키를 선택하기 위한 마스크(mask)를 제공한다.

 

 

# 참조의 국한성(locality of reference)

 

1. 프로그램이 수행되는 동안 메모리 참조는 국한된 영역에서만 이루어지는 경향이 있음을 확인할 수 있다.

1) 프로그램 루프와 서브루틴의 빈번한 활용

2) 순차적 프로그램의 실행

3) 데이터 메모리 참조에서도 동일한 경향이 있음을 확인 할 수 있다.

3) -1 테이블-룩업(Look-up) 절차

3) -2 공통 메모리와 배열 사용 예

 

 

2. 캐시(cache)메모리

- 이와 같이 참조의 국한성(locality of reference)을 이용하여 속도는 빠르고(거의 CPU처리 속도와 동일), 조그마한 메모리(고 비용이기 때문에)를 이용하여 프로그램을 수행 시킬 경우 평균 메모리 접근 시간의 단축과 그에 따른 전체 프로그램 수행 시간의 절약을 담보 할 수 있을 것이다 이러한 기억 공간을 우리는 캐쉬(cache)메모리라 한다.

 

Ref) 5.1 메모리 계층 - 컴퓨터 시스템의 메모리 계층내 도표

 

 

# Cache 메모리의 동작과 성능

1. Cache의 기본 동작(CPU가 메모리에 접근할 필요가 있을 경우)

- Cache를 체크

- 워드가 Cache에서 발견되면(hit) 읽어 들이고 아닐 경우 주 기억장치에 접근한다

- 이 워드를 포함한 블록(1~16 워드, 환경에 따라 다름)을 cache로 전송한다.

 

 

# 힛트율(hit ratio)

 

Cache hit ratio :

cache hit ratio : 적중률 = (캐시히트횟수)/(전체 참조횟수)

cache hit : 참조하려는 데이터가 캐시에 존재할때 캐시 히트

cache miss : 참조하려는 데이터가 캐시에 존재하지 않을때 캐시 미스

평균 데이터 접근 시간:
cache hit ratio * 캐시접근시간 + (1-cache hit ratio) *메인 메모리 접근시간
단, 캐시 접근시간 << 메인 메모리 접근 시간

 

 

 

 

# Chche 메모리의 매핑 프로세스

1. 효율적 메모리 관리를 위해서는 효과적으로 cache를 구성하는 방법이 현존하는 메모리 관리 방법 중 최고의 방법임은 이론의 여지가 없다.

2. 이에는 다음과 같은 방법들이 존재한다.

1) associative mapping

2) Direct mapping

3) Set-associative mapping