컴퓨터구조 CPU·캐시·메모리 정리
명령어 실행, 캐시 지역성, 가상메모리 주소 변환을 중심으로 정리합니다.
관련 시험 9급 컴퓨터일반정보처리기사컴퓨터활용능력
CPU와 명령어
명령어 사이클은 인출·간접·실행·인터럽트 등의 단계로 설명할 수 있습니다. 프로그램 카운터는 다음 명령어 주소, 명령어 레지스터는 현재 명령어를 보관합니다.
- 파이프라이닝은 명령어 단계를 겹쳐 처리량을 높인다.
- 분기와 데이터 의존성은 파이프라인 해저드를 만든다.
- 인터럽트는 현재 상태를 보존하고 서비스 루틴으로 이동한다.
캐시와 지역성
시간 지역성은 최근 사용한 데이터의 재사용 가능성, 공간 지역성은 인접 데이터 사용 가능성을 뜻합니다. 캐시 적중률과 평균 접근시간 계산에서는 적중·실패 경로의 비용을 구분합니다.
- 직접 사상은 위치가 단순하지만 충돌이 많을 수 있다.
- 완전 연관 사상은 배치 자유도가 높지만 비교 비용이 크다.
- 쓰기 정책은 write-through와 write-back을 구분한다.
가상메모리
페이지는 가상 주소 공간, 프레임은 물리 메모리의 고정 크기 블록입니다. 페이지 테이블이 변환을 담당하고 TLB는 최근 변환 결과를 캐시합니다.
- 페이지 부재가 나면 보조기억장치에서 페이지를 적재한다.
- 스래싱은 과도한 페이지 교체로 실제 작업이 줄어드는 현상이다.
- 내부 단편화와 외부 단편화의 발생 조건을 구분한다.
자주 틀리는 판단
- 처리량과 단일 명령 지연시간을 동일시
- 시간 지역성과 공간 지역성을 반대로 암기
- 페이지와 프레임을 같은 주소 공간의 용어로 해석
개념을 확인했다면 실제 문제에서 판단 기준을 적용해보세요.
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