0. VM as a Tool for Caching

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디스크 상 N Byte 연속 배열을 가상 페이지(VP)로 나누고, DRAM을 물리 페이지(PP)들로 나누어 캐시처럼 운용

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• VP 상태는 Unallocated / Cached / Uncached로 구분.
  • Unallocated
    • Virtual Memory 시스템에 의해 아직까지 할당되지 않은 페이지들
  • Cached
    • 현재 물리 메모리에 캐시되어 할당된 페이지
  • Uncached
    • 물리 메모리에 캐시되지 않은 할당된 페이지
  • 메인메모리를 캐시처럼 사용하기

1. DRAM 캐시의 구성

Terminology & Logical Facts

• SRAM Cache (Static Ram Cache)
  • CPU와 메인 메모리 사이에서 L1, L2, L3 캐시 메모리를 말함
  • Flip-Flop 방식
  • 우리가 생각하는 CPU내의 저장공간
  • 참고 자료
• DRAM Cache (Dynamic Ram Cache)
  • 가상페이지를 메인 메모리로 캐싱하는 VM 시스템 캐시
  • Capacitor 방식
  • 우리가 아는 그 “램”
  • 알쓸신잡

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위치와 속도 차이

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• SRAM은 DRAM보다 최소 10배 빠르며, 디스크는 DRAM보다 약 100,000배 느림
• 따라서 DRAM 캐시 미스는 SRAM 캐시 미스보다 매우 비쌈
  • DRAM 캐시 미스는 디스크 접근이 필요하기 때문
• 특히 디스크 접근 시 첫 바이트 읽기 비용이 매우 크지만(약 100,000배), 이후 연속 바이트는 상대적으로 빠름

DRAM 캐시의 조직 방식

• 큰 가상 페이지 크기
  • 미스 비용이 크므로 가상 페이지 크기는 보통 4KB ~ 2MB
• 완전 결합성(fully associative)
  • 어떤 가상 페이지도 어느 물리 페이지에나 저장 가능
• 교체 알고리즘
  • 잘못 교체했을 때의 비용이 크므로, 운영체제는 SRAM 캐시보다 훨씬 정교한 교체 알고리즘 사용
• 쓰기 정책
  • 디스크 접근 비용이 크기 때문에 항상 write-back 방식 사용(write-through는 비효율적)