캐시 메모리의 개념과 역할에 대해 설명해주세요.
캐시 메모리의 개념
캐시 메모리는 CPU가 자주 사용하는 데이터와 명령어를 임시로 저장하는 고속 버퍼 메모리입니다. RAM보다 훨씬 빠른 속도로 데이터를 읽고 쓸 수 있어, CPU의 접근 시간을 크게 단축시킵니다.
캐시 메모리의 역할
- 접근 시간 단축
- CPU와 RAM 사이의 속도 차이를 줄여 시스템 성능을 향상시킵니다.
- 데이터 전송 속도 증가
- 자주 사용되는 데이터를 고속의 캐시에 저장하여 데이터 전송 속도를 높입니다.
- 데이터 트래픽 감소
- RAM에 대한 접근 횟수를 줄여 시스템 버스의 트래픽을 감소시킵니다.
- 전력 소비 감소
- RAM에 비해 적은 전력을 사용하여 에너지 효율성을 높입니다.
캐시 메모리의 지역성(Locality)
캐시 메모리의 지역성은 크게 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.
시간적 지역성(Temporal Locality)
시간적 지역성은 최근에 참조된 데이터가 가까운 미래에 다시 참조될 가능성이 높다는 특성입니다.
- 반복문에서 사용되는 변수나 조건
- 자주 호출되는 함수
- 빈번하게 접근되는 데이터 구조
공간적 지역성(Spatial Locality)
공간적 지역성은 특정 데이터와 인접한 데이터들이 연속적으로 접근될 가능성이 높다는 특성입니다.
- 배열의 연속된 요소들
- 구조체의 멤버 변수들
- 순차적으로 실행되는 명령어들