시스템 소프트웨어 개발을 위한 Arm 아키텍처의 구조와 원리/18장: 캐시(Cache) (6) 썸네일형 리스트형 [Arm프로세서] 알고리즘 지역성 공간 지역성과 시간 지역성을 활용해 캐시 알고리즘을 구성할 수 있다고 소개했습니다. 그런데 데이터 구조나 알고리즘을 사용할 때 메모리에 접근하는 패턴을 관찰하면 시간 지역성이나 공간 지역성을 확인하기 어려운 경우가 있습니다. 예를 들어, 링크드 리스트로 데이터를 관리할 때 메모리에 접근하는 패턴을 관찰하면 특정 위치에 있는 데이터에 다시 접근할 확률이 높지 않아 시간 지역성과 같은 특징을 지니지 않습니다. 또한 링크드 리스트는 배열과 달리 인접한 메모리 주소 공간에 접근하지 않아 공간 지역성에도 맞지 않습니다. 그런데 코드를 유심히 분석하면 프로그램은 함수의 호출과 자료구조로 구성돼 있다는 사실을 알 수 있습니다. 자주 사용하는 자료 구조나 알고리즘은 어느 정도 정해져 있습니다. 예를 들어, 링크드 리스.. [Arm프로세서] 시간 지역성 누군가 평소에 자주 들르는 카페에 다시 갈 가능성이 있을까요? 한 번도 안 간 사람보다 다시 갈 확률이 높을 것입니다. 이와 유사하게 프로그램이 특정 명령어나 특정 변수를 반복적으로 사용하는 패턴을 시간 지역성(temporal locality)이라고 합니다. 프로그램이 실행될 때 특정 명령어나 변수에 자주 접근하면 가까운 미래에 사용할 것을 대비해 사용된 명령어나 데이터를 캐시에 미리 로딩합니다. 앞에서 예시로 든 예제 코드를 보면서 시간 지역성에 대해 알아봅시다. 01 static int arr[10]; 02 int sum = 0; 03 int weight = 10; 04 05 for (i = 0; i [Arm프로세서] 공간 지역성 자주 가는 카페가 있다면 카페 옆에 있는 다른 가게에 갈 가능성도 있습니다. 이처럼 프로그램이 어떤 데 이터를 사용하면 그 데이터와 인접한 (주소에 있는) 데이터에 접근할 확률이 높습니다. 이 같은 패턴을 공 간 지역성(spatial locality)이라고 합니다. 【정보】 섹션 정보를 활용한 공간 지역성 프로그램을 컴파일하면 컴파일러는 연관된 객체(자료구조)를 특정 메모리 공간(섹션)에 모아두는 경향이 있습니다. 이번에는 다음 예제 코드를 보면서 공간 지역성에 대해 더 자세히 알아봅시다. 01 static int arr[10]; 02 int sum = 0; 03 04 for (i = 0; i [Arm프로세서] L1 캐시와 L2 캐시란? 이전 절에서는 한 개의 캐시를 기준으로 캐시의 기본 개념을 설명했습니다. Arm 프로세서를 포함한 대부분의 프로세서는 멀티 레벨로 캐시가 구성돼 있습니다. 다음 그림을 보면서 멀티 레벨 캐시에 대해 알아봅시다. 그림 18.2 메모리 계층 구조에서 캐시의 역할 그림의 왼쪽과 오른쪽에 있는 Core는 말 그대로 CPU 코어를 뜻합니다. Core의 아랫부분을 보면 L1I$와 L1D$ 캐시가 보입니다. 여기서 L1은 레벨 1 캐시(레벨 원으로 발음)라고 하며 L1I$는 L1 명령어(Instruction) 캐시, L1D$는 L1 데이터(Data) 캐시를 뜻합니다. 위와 같이 Arm 프로세서를 비롯한 대부분 프로세서는 캐시가 여러 계층으로 구성돼 있습니다. L1(Level 1: 레벨 1 캐시), L2(Level.. [Arm프로세서] 캐시: 캐시 관련 용어 알아보기(Arm 아키텍처 관점) Arm 아키텍처는 캐시를 제어하는 명령어를 제공하는데, 명령어의 동작 원리를 제대로 파악하려면 Arm 아키텍처에서 정의된 캐시의 동작과 관련된 용어를 알아야 합니다. 먼저 캐시와 관련된 용어를 소개하고 캐시를 제어하는 명령어를 소개합니다. 실전 개발에서 캐시의 동작을 설명할 때 '캐시 플러시(Cache Flush)'란 용어를 많이 씁니다. 일반적으로 캐시의 데이터를 메인 메모리에 내린다는 의미로 사용됩니다. 리눅스 커널이나 RTOS에서 Arm 프로세서의 캐시를 제어하는 함수나 레이블의 이름에 flush가 포함된 경우가 많습니다. 일반적으로 캐시 플러시는 캐시 라인에 있는 데이터를 메인 메모리에 복사해 캐시와 메인 메모리에 있는 데이터의 싱크를 맞추는 동작을 뜻합니다. 그런데 Arm 아키텍처 문서를 보면 .. [Arm프로세서] 메모리 아키텍처에서 캐시(Cache)란 컴퓨터가 발명된 후 초장기 시점에 컴퓨터는 어떤 모습일까요? 컴퓨터의 크기는 방 하나 정도였습니다. 그 당시에 CPU와 메인 메모리만 존재했습니다. CPU가 어떤 명령어를 실행하거나 데이터를 가져오려면 메인 메모리에 접근했습니다. 컴퓨터 기술이 발전하면서 컴퓨터의 성능을 키우려는 시도를 합니다. 처음에 CPU의 처리 속도(클럭)를 키우려는 방향으로 다양한 연구를 진행했는데 CPU의 성능을 최대로 키우면 이에 비례해 시스템의 성능도 함께 좋아질 것이라 예상했습니다. 그래서 CPU의 성능을 측정했는데 다음과 같은 흥미로운 사실을 알게 됐습니다. "CPU의 대부분 시간은 메인 메모리에 접근하는데 허비한다." CPU의 실행 속도는 매우 빠른데 메모리에 접근하는 시간은 CPU의 실행 시간에 비해 상당히 느리다는 .. 이전 1 다음
