[운영체제] 메모리란?

메모리란?

• 전자회로에서 데이터나 상태, 명령어 등을 기록하는 장치이다
• 보통 RAM(Random Access Memory)을 일컬어 메모리라고도 한다
• CPU는 계산을 담당한다면 메모리는 기억을 담당한다

 

예를들어 

 

공장에 비유를 하자면

CPU는 일꾼이다 

메모리는 작업장이다 즉, 작업장의 크기가 곧 메모리의 크기이다

작업장이 클수록 창고에서 물건을 많이 가져다 놓고 많은 일을 할 수 있듯이 메모리가 크면 클수록 많은 일을 동시에 할 수 있다

 

메모리 계층

우선, 메모리 계층은 레스터, 캐시, 메모리, 저장장치로 구성되어 있다

 

• 레지스터 : CPU 내에서 데이터를 기억하는 메모리 장치

특징 

• 휘발성
• 속도 가장 빠름
• 기억 용량이 가장 적다

 

 

• 캐시 : 메모리 계층 구조에서 중간에 위치한 고속의 임시 저장 공간이다
  • CPU와 주 메모리(메인 메모리) 사이에 위치하여 데이터 엑세스 속도를 향상시키고 시스템 성능을 개선하는 데 중요한 역할을 한다

특징

• 휘발성
• 속도 빠름
• 기억 용량이 적다

 

캐시 계층

• 각 계층은 용량과 엑세스 속도에 따라 나뉜다
• 일반적으로 L1, L2, L3 와 같이 순차적으로 더 큰 용량을 가진 캐시 레벨이 존재
  • L1 캐시 : CPU 코어에 가장 가까운 위치에 있고 용량은 작지만 매우 빠른 엑세스 속도를 가지고 있음
  • L2 캐시 : L1 캐시의 다음 계층에 위치하고 용량은 더 크고 엑세스 속도는 상대적으로 느림
  • L3 캐시 : L3 캐시는 주로 멀티 코어 프로세서에 사용되고 용량은 크고 엑세스 속도는 더 느리다

사용할 때 알아야 할 점

 

• 캐시는 데이터의 일관성과 일관성 유지를 위해 캐시 일관성 프로토콜을 준수하여 동작한다
  • -> 이 프로토콜은 캐시 간 데이터의 일관성을 보장하고 CPU가 변경한 데이터나 다른 캐시나 주 메모리에 올바르게 반영되도록 한다
• CPU의 명령을 처리하는 동안 데이터를 미리 읽어와 저장하는 프리페치 기능을 제공
• CPU와 주 메모리 사이의 데이터 이동을 최소화하여 시스템 성능을 향상시키는 중요한 구성 요소
  • 하지만 캐시의 용량이 제한되어 있어서 적절한 캐시 관리와 데이터 지역성을 고려하여 최상의 성능을 얻을 수 있도록 설계되어야 한다

 

 

 

주 기억장치(메인 메모리) : 메인 메모리라고도 불린다, 가장 중요한 메모리 계층 중 하나이고 프로그램 실행 중에 프로세서가 실제로 엑세스하는 데이터와 명령어를 저장하는 곳

 

• 구성으로는 RAM과 ROM이 있다

 

RAM

• 컴퓨터 시스템에서 주로 사용되는 메모리 유형으로 데이터와 명령어를 읽고 쓸 수 있는 가용한 메모리 공간이다
• 휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 내부에 저장된 데이터가 손실된다
• 읽기와 쓰기 모두가 가능하며, 데이터의 임시 저장 및 프로그램 실행에 사용된다

ROM

• 읽기 전용 메모리
• 데이터를 읽을 수만 있고 수정할 수는 없는 메모리 유형
• ROM에 저장된 데이터는 제조과정세서 기록되면 사용자가 변경할 수 없음
• ROM에 저장된 데이터는 영구적으로 보존된다(비휘발성)

 

특징

• 휘발성 보통
• 속도는 보통
• 기억 용량 보통

 

 

보조기억장치 : RAM보다 용량이 크고 데이터를 영구적으로 저장하는 역할을 수행하는 메모리

 

 

특징

• HDD, SDD 가 포함됨
• 휘발성이 낮음
• 속도가 낮다
• 기억용량이 많다

 

보조 기억 장치는 대용량 데이터 저장과 영구 보존이 필요한 경우에 주로 사용된다