[OS] 장치 간 속도 차 개선1 - 버퍼 , 스풀 ,캐시 cache

[ 문제점 ]

* cpu는 cpu 내부 버스의 속도를 따르고 (더 빠름) ,

메모리&주변장치는 시스템 버스의 속도를 따르기 때문에

둘 사이의 작업속도의 차이가 문제가 된다

 

이러한 장치 간 속도의 차를 개선하기위한 여러가지 기능이있다.

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[1] 버퍼 buffer

= 바구니

 

ex. 귤 5개를 하나씩 도마로 옮기기 <<< 바구니에 담아서 한번에 옮기기

 

- 일정량의 data를 모아서 옮김으로써 속도 차이를 완화하는 장치이다.

 

*하드디스크 버퍼, 동영상 스트리밍

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[2] 스풀 SPOOL

- cpu와 입출력장치가 독립적으로 동작하도록 고안된 sw적인 버퍼

 

* 프린터기의 스풀러 (문서작업,출력 작업이 독립적으로 동작하도록)

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[3] 캐시 cache

1) 정의

- 메모리 & cpu의 속도 차이의 완화를 위해서,

메모리의 데이터를 미리 가져와, 저장해두는 임시 장소

 

- cpu가 앞으로 사용할 것으로 예상되는 data를 미리 가져다놓음

원하는 데이터 적중 ! -> cache hit !

<-> cache miss

 

* 컴퓨터의 성능을 향샹시키려면 캐시 적중률이 높아야한다.

 

 

2 ) 만약 cache에 있는 데이터가 변경된다면 ?

메모리에 있는 원본 데이터도 변경되어야한다!

 

방법 #1. 즉시 쓰기

Write through

= 캐시에 있는 data가 변경되면 이를 즉시! 메모리에 반영

 

*단점*

계속 왔다갔다 해야해서 성능이 느려짐

*장점*

갑작스런 정전에도 데이터를 잃어버리지않음

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방법 #2. 지연 쓰기

write back

=변경된 내용을 모아서 주기적으로 반영

 

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+) 캐시 상에서 컴퓨터의 성능을 향상시키는 방법 1

 

[ 방법 1 ]

캐시의 크기 늘리기

= but 이 방법은 비쌈

 

[ 방법 2 ]

locality 이론

앞으로 많이 사용될 데이터 가져오기

= 가까운 데이터가 사용될 확률이 높겠지..?

 

 

 

+) 컴퓨터의 성능을 향상시키는 다른 방법 2

 

[ 방법 1 ] 저장장치로 느린 하드디스크 대신 SSD 사용

[ 방법 2 ] 메모리를 하드디스크만큼 확장

[ 방법 3 ] 캐시를 늘려서 캐시 적중률을 높임

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하지만 이것은 비싸다

빠른 속도와 큰 용량을 적당한 가격으로 어떻게 성능을 향상시킬 수 있을까?

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"저장장치의 계층구조"

1) 정의

- 속도가 빠르고, 비싼 저장장치

= cpu와 가까운 쪽에 두자 (ex. 레지스터와 캐시)

- 싸고, 용량이 큰 저장장치는 반대쪽에 두자 (ex. 하드디스크)

 

2) 문제점

계층구조는 중복되는 데이터의 일관성을 유지하는 것이 문제이다.

CPU가 캐시에 저장된 데이터를 변경하면 메모리의 해당 주소에 있는 데이터도 갱신되어야하는데,

이때 지연쓰기의 경우 문제가 된다.