컴퓨터구조_메모리 계층 구조(memory hierarchy)
메모리 계층 구조란?
그림을 보면 다양한 저장장치들이 피라미드 형태로 있습니다.
상위의 저장장치일수록 속도는 빠르지만 비싸다는 단점이 있습니다.
따라서 쓰임에 따라 다른 저장장치에 메모리를 둔다면
CPU가 메모리 접근함에 있어 저비용으로 최적의 속도를 낼 수 있습니다.
먼저,
레지스터와 캐시가 왜 속도가 빠른지, 메인 메모리와 하드 디스크는 왜 느린지 알아보겠습니다.
각 저장장치의 위치
| 위치 | |
| Register | CPU 내부 |
| Cache | CPU 내부 |
| Main Memory | CPU 외부 |
| Hard Disk | CPU가 직접 접근 불가 |
위 표에서 알 수 있듯이 레지스터와 캐시는 CPU 내부에 있기 때문에 접근 시간이 짧고
메인메모리와 하드디스트는 CPU 외부에 있기 때문에 접근 시간이 깁니다.
메모리 계층 구조의 주요 단계
1. 레지스터(Register)
레지스터는 CPU 내에 있는 매우 빠른 메모리입니다. 이들은 연산 중에 사용되는 데이터나 주소를 저장하는데 사용됩니다. 레지스터의 수는 제한적이고, 용량도 매우 작기 때문에 매우 중요한 데이터만 저장합니다.
2. 캐시 메모리(Cache Memory)
캐시 메모리는 CPU와 메인 메모리 사이에 위치하여 데이터 접근 속도를 높여줍니다. 일반적으로 L1, L2, L3 등의 여러 레벨로 구성되며, L1 캐시가 가장 빠르고 작은 반면, L3 캐시는 상대적으로 느리고 큽니다.
3. 메인 메모리(Main Memory or RAM)
메인 메모리는 랜덤 액세스 메모리(RAM)로도 불립니다. 시스템의 주 메모리로, 캐시보다는 느리지만, 용량이 크고 CPU가 직접 접근할 수 있는 저장 공간입니다.
4. 보조 저장 장치(Secondary Storage)
보조 저장 장치에는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 등이 포함됩니다. 이들은 메인 메모리보다 느리지만, 훨씬 큰 용량을 가지며, 시스템 전원이 꺼져도 데이터가 유지됩니다.
5. 외부 저장소(External Storage)
네트워크를 통한 클라우드 저장소나 외부 하드 드라이브, USB 플래시 드라이브 등을 여기에 포함시킬 수 있습니다. 이들은 일반적으로 매우 느리지만 대용량 데이터를 저장하는데 사용됩니다.