컴퓨터 구조(3) - 메모리

주기억장치의 종류에는 크게 RAM과 ROM으로 나뉜다. 하지만 우리가 메모리를 말할때는 RAM을 말하는 경우가 많다.

 

 

RAM (Random Access Memory)

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RAM은 '임의 접근' 을 할 수 있는 메모리를 말하며 휘발성 저장 장치이다. 비휘발성 저장 장치로는 SSD, CD, USB가 있다.

우리가 컴퓨터를 구매할때 CPU와 GPU를 주로 고려하는데, 그에 몾지않게 RAM의 용량 또한 중요하다. CPU가 실행하고 싶은 프로그램을 RAM으로 가져오게 되는데 이때 RAM의 용량이 적다면 실행 시간이 길어지게 된다. 여러가지 프로그램을 동시에 가져올때도 마찬가지이다. RAM이 클수록 용량이 큰 프로그램을 버벅이지 않게 사용할 수 있다.

 

RAM의 종류

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1. DRAM (Dynamic RAM)

 - 동적 램으로 저장된 데이터가 동적으로 사라지는 RAM을 의미한다. 우리가 일반적으로 사용하는 RAM이 이것이다.

2. SRAM (Static RAM)

 - 정적 램으로 내용을 한번 기록하면 전원이 공급되는 한 내용을 그대로 가지고 있는 램이다. DRAM보다 장점이 확실히 있음에도 소비 전력이 크고, 가격이 비싸기 때문에 캐시 메모리에서 사용된다.

3. SDRM (Synchronous Dynamic RAM)

 - SRAM과 DRAM을 합쳐놓은게 아니다. 발전된 형태의 DRAM이라 할 수 있다.

 

메모리의 주소공간

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메모리의 주소 공간은 물리 주소와 논리 주소로 나눌 수 있다.

물리 주소는 메모리가 사용하는 주소이고, 논리 주소는 CPU와 실행 중인 프로그램이 사용하는 주소이다. 다른 말로 표현하면 물리 주소는 메모리 하드웨어 상의 주소이고, 논리 주소는 CPU와 실행 중인 프로그램이 사용하는 주소이다.

 

이때 CPU와 메모리가 서로 상호작용하려면 두 주소간의 변환이 이루어져야 한다. 이 변환을 하는 것이 MMU(Memory Management Unit, 메모리 관리 장치) 이다.

 

 

캐시 메모리

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CPU의 성능이 좋아짐에 따라 메모리와의 속도 차이가 현저하게 증가하였다. 그래서 캐시 메모리가 탄생하였다. 캐시 메모리는 CPU와 메모리 사이에 위치해있고 레지스터보다 용량이 크고 메모리보다 빠른 SRAM 기반의 저장 장치이다.

 

캐시 메모리는 3가지로 나눌 수 있다.

• L1 : CPU 내부에 존재
• L2 : CPU와 RAM 사이에 존재
• L3 : 보통 메인보드에 존재한다고 함

 

캐시 메모리 작동 원리   ->   참조 지역성 원리

  1.  CPU는 최근 접근한 메모리 공간에 다시 접근하려는 경향이 있다.   -> 시간 지역성

  2.  CPU는 접근한 메모리 공간 근처를 접근하려는 경향이있다.            -> 공간 지역성

 

캐시 메모리는 참조 지역성 원리에 입각해 CPU가 사용할 법한 데이터를 예측한다.

 

Reference

RAM - 나무위키

캐시 메모리 - 나무위키

캐시 메모리(Cache Memory) | 👨🏻‍💻 Tech Interview