[컴퓨터공학] [컴퓨터구조]메모리구조와 병렬처리

1. 메모리 계층 구조

메모리 계층 구조는 컴퓨터 시스템의 성능과 효율성을 극대화하기 위해 다양한 속도와 용량을 갖는 기억장치들이 계층적 형태로 배열된 구조를 의미한다. 이 구조는 CPU와 메인 메모리, 캐시 메모리, 보조 기억장치 등으로 구성되며, 각각의 계층은 속도, 용량, 비용 면에서 차이를 보인다. 가장 빠른 계층은 레지스터로, 범위가 작지만 CPU와 거의 동일한 속도를 제공한다. 다음으로 캐시 메모리 계층이 있으며, 이는 CPU와 주기억장치 사이의 속도 차이를 완화시키기 위해 도입되었다. L1 캐시의 크기는 대략 16KB에서 64KB 수준으로, 액세스 시간은 1ns 미만인 반면, 액세스 속도는 CPU와 매우 가깝다. L2 캐시는 256KB에서 수 MB까지 다양하며, L1보다 조금 느리면서도 더 큰 용량을 제공한다. 그 뒤를 L3 캐시가 따르며, 수십 MB의 용량과 속도가 더 느리다. 그 이하 단계는 주기억장치인 DRAM이며, 용량은 수 GB 이상이고 액세스 시간은 수십 ns 이상이다. 이 계층 구조의 핵심 목적은 시간적으로 빠른 기억장치가 자주 사용되는 데이터를 저장하여 CPU의 병목현상을 줄이고 전체 시스템의 성능을 향상시키는 것이다. 구체적으로, CPU가 데이터…