Memory hierarchy(메모리 계층 구조)

* Memory hierarchy(메모리 계층 구조)

출처 : http://cs.uwec.edu/~buipj/teaching/cs.352.f12/lectures/lecture_08.html

그림의 왼쪽에는 일반적인 용량과 속도가 표기되어 있고, 오른쪽에는 위로 갈수록 속도가 빠르고 

내려갈수록 용량이 크다는 것을 나타낸다.

컴퓨터 시스템에는 많은 Memory가 있다.
하드디스크, 메인 메모리, 캐시 메모리, 레지스터가 있다.
CPU로부터 가까우면 만들기에 가격은 비싸지만 성능이 굉장히 빠른 메모리고, 
멀어지면 멀어질수록 단가는 싸지만 굉장히 느린 메모리가 된다.
이러한 것을 우리가 Memory hierarchy(메모리 계층 구조)라 한다.

비유를 들어보자. CPU는 강의실이고 데이터는 책이다.
1. Register는 강의실 맨 뒷자리에 있는 책을 가지고 오는 것
2. Cache는 학교 정문에서 책을 가지고 오는 것
3. Main Memory는  다른 도시에서 책을 가지고 오는 것
4. Disk는 (최대한 멀리 떨어져 있는) 다른 나라에서 책을 가지고 오는 것과 같다. 
(Scale을 계산해보면 대략 이 정도의 비유를 들 수 있다.)

우리는 실제로 많은 데이터를 하드디스크에 저장해서 쓰고 있다. 
데이터가 필요할 때마다 매번 하드디스크 파일에서 가지고 온다면 
매번 (최대한 멀리 떨어져 있는) 다른 나라를 갔다 오는 것과 똑같은 것이다.

이 문제를 해결하기 위해서는 내가 한번 (최대한 멀리 떨어져 있는) 다른 나라에 갔다 와서 책을 가지고 왔는데,
이 책을 친구가 필요로 한다면 그 친구가 (최대한 멀리 떨어져 있는) 다른 나라를 갈 수고 없이 

내 책을 빌려주면 되는 것이다.

이러한 개념은 Cache다.

참고로, Cache는 H/W 적으로 구현할 수도 있지만 OS(운영체제)가
하드디스크에 있는 파일의 일부를 Main memory에 넣어 놓음으로써 구현할 수도 있다.