11. 메모리 구조(1)

Memory Technology

 

Access 시간

 

1) Static RAM (SRAM)

16kb~64kb : 0.5ns - 2.5ns

1mb~4mb : 5ns - 10ns

 

2) Dynamic RAM (DRAM)

50ns - 70ns

 

3) Flash storage

5-50 microsecond

 

4) Magnetic disk

5ms - 20ms

 

 

지역성의 원리 (Principle of Locality)

- 주어진 시간에 Program은 memory의 작은 일부분만 접근한다

 

1) Temporal locality(시간 지역성)

- 최근에 접근된 item들이 다시 접근될 확률이 높다 (loop내 instruction, index variable)

 

2) Spatial locality(공간 지역성)

- 최근에 접근된 item들의 근처 item들이 접근될 확률이 높다(sequential instruction access , array data)

 

 

Memory Hierarchy level

 

Cache : core 근처에 있는 small, fast memory

Block(line) : copying 단위 (multiple words)

 

상위 레벨에 accessed data가 존재하면

Hit  : access satisfied by upper level  (hits / accesses)

 

없으면

Miss : block copied from lower level (1 - hit ratio = misses / accesses)

 

 

 

Cache Hierarchy

 

1) Core pipeline

2) L1 I-cache : Fetch  / L1 D-cache : Load,Store

3) L2 cache : to L1 I-cache -> fill / to L1 D-cache : Fill , Write-through , Write-back

4) L3 cache

5) External DRAM

 

 

Direct Mapped Cache

- 주소에 의해 Location이 결정된다

- only one choice

- (block 주소) modulo (Cache 내 block number)

 

Tag

=> data와 block address를 저장할 때 이것들이 저장되어 있는지 알게 해주는 high-order bits

 

Valid

=> 1이면 present , 0 이면 not present

=> default : 0

 

 

Address Decomposition

1) Offset : block 크기 의 log2    (m+2)

2) Index : cache 내에 block 수의 log2   (n)

3) Tag : 나머지 부분 (Memort address bit - Offset - Index)

 

Tag + Index = Block address

Offset = Position inside a block

 

Total number of bits in a direct-mapped cache

= 2^n * (block size + tag size + valid bit size)

= 2^n * (2^m * 32 + 32 - (n + m + 2) + 1)