2018년 12월 14일
캐시 사상(mapping) 기법
I. Cache Hit Ratio 향상 위한, 캐시 메모리 사상 기법
개념도 | |
개념 | – 캐시 인출 실패 시 캐시와 메모리 데이터 Swap하여 필요 정보를 캐시에 저장시키는 기법 |
유형 | – 직접 사상: 메모리 블록들이 지정된 캐시 라인 적재 – 연관 사상: 메모리 블록이 어떤 캐시 라인으로도 적재 – 집합 연관 사상: 직접 사상과 연관 사상의 조합 |
– CPU에서는 워드 단위로 요청하고, 메모리에 저장된 데이터 일부가 블록 단위로 캐시로 복사
II. 직접 사상 기법 (Direct Mapping)
가. 직접 사상 기법 개념
특징 | – 메모리 블록들이 지정된 캐시 라인으로만 적재 |
장점 | – H/W 구조 간단, 구현 비용 저렴 |
단점 | – 라인 공유 중인 블록 적재 시 Swap-out 발생 |
– 캐시에서 라인(슬롯)은 한 블록이 저장되는 장소로, 블록은 캐시 각 슬롯에 저장되는 데이터 길이
나. 직접 사상 주소 형식 및 동작 과정
구분 | 세부 항목 | 설명 |
---|---|---|
주소 형식 | 메모리 주소 형식 | |
태그 필드 | – 태그 번호 | |
라인 필드 | – 캐시 라인 중 하나를 지정 | |
단어 필드 | – 각 블록 내 단어 중 하나 구분 | |
동작 과정 | 캐시 라인 선택 | – 캐시로 메모리 주소 전달 시 s 비트의 라인번호 기반 캐시 라인 선택 |
태그 비교 캐시 적중 | – 선택 라인의 태그 비트와 주소 비교 – 일치 시 단어 필드 라인 내 단어 인출 | |
태그 비교 캐시 미스 | – 라인 적재 후 주소 태그를 라인에 기록 – 해당 라인에 다른 블록 존재 시 삭제 |
다. 직접 사상 흐름도 및 연관도
흐 름 도 | |
연 관 도 |
III. 연관 사상 기법 (Associative Mapping)
가. 연관 사상의 개념
특징 | – 메모리 블록 적재 시 캐시 라인이 정해지지 않음 |
장점 | – 신규 적재 시 캐시 라인 선택 자유, 적중률 향상 |
단점 | – H/W 구조 복잡, 구현비용 고가 |
– 캐시 적중 검사가 모든 라인에 대해 수행되므로 검사 시간 길어지고 모든 태그 번호 고속 검색 위해 복잡한 회로 필요
나. 연관 사상 주소 형식 및 동작 과정
구분 | 세부 항목 | 설명 |
---|---|---|
주소 형식 | 메모리 주소 형식 | |
태그 필드 | – 태그 번호 | |
단어 필드 | – 각 블록 내 단어 중 하나 구분 | |
동작 과정 | 태그 비교 캐시 적중 | – 메모리 블록은 캐시의 아무 블록 적재 – 태그 필드 내용 비교, 일치 시 전송 |
태그 비교 캐시 미스 | – 태그 값 불일치 시 캐시 미스 발생 – 메모리로부터 데이터 인출 |
다. 흐름도 및 연관도
흐 름 도 | |
연 관 도 |
IV. 집합 연관 사상 (Set-associative Mapping)
가. 집합 연관 기법의 개념
특징 | – 메모리 블록 그룹이 하나의 세트 공유 |
장점 | – 메모리 블록은 특정 세트 내 어느 곳이나 적재가능 |
단점 | – 회로 구현 복잡 및 구현 비용 고가 |
나. 집합 연관 사상 주소 형식 및 동작 과정
구분 | 세부 항목 | 설명 |
---|---|---|
주소 형식 | 메모리 주소 형식 | |
동작 과정 | 세트 선택 | – 메모리 주소 세트 비트 이용 하나 선택 |
태그 비교 캐시 적중 | – 세트 내 태그와 비교, 일치 시 캐시 적중으로 CPU로 인출 | |
태그 비교 캐시 미스 | – 불일치 시 캐시 미스로 메모리 접근, 라인들 중 교체할 라인 결정하여 교체 |
– 메모리 블록 그룹이 하나의 캐시 집합 공유, 그 집합에는 두 개 이상의 슬롯 적재 가능
다. 흐름도 및 연관도
흐 름 도 | |
연 관 도 |
4 Comments
매핑 방식이 잘 이해되지 않았는데 잘 정리해주셔서 이해가 됐습니다!!
좋은 글 감사합니다.
좋은 하루 되세요.
공부에 많은 참고가 되고 있습니다. 감사합니다.
혹시 이거 책이름이 뭔가요?
컴퓨터구조론(생능출판사) 도서 등을 참고하였습니다.