29. 캐시 매핑 기법

1. 캐시 직접 매핑

캐시는 메모리에 비해 용량이 매우 작은 편이다. 그래서 언제나 메모리의 일부만을 가지고 있을 수밖에 없다.

 

직접 매핑은 메모리의 페이지를 캐시 페이지 개수로 나누고 나뉜 각 영역을 블록이라고 한다. 블록 내에서의 순서에 따라 각 페이지는 캐시에 들어갈 수 있는 위치가 정해진다. 예를 들어 각 블록의 첫 번째 페이지는 캐시의 첫 번째 페이지에만 저장될 수 있는 것이다.

 

각 블록에는 번호가 매겨지는데, 이를 태그(tag)라고 한다. 캐시 페이지 테이블의 인덱스가 블록 내에서 메모리 페이지의 위치를 나타내기 때문에 캐시 페이지 테이블은 태그와 데이터만 가지고 있다.

 

직접 매핑은 캐시 히트와 캐시 미스를 빠르게 판단할 수 있다. 메모리의 각 페이지는 오직 한 군데에만 저장될 수 있기 때문이다. 하지만 각 페이지가 저장될 위치가 정해져 있기 때문에 페이지가 같은 위치에만 올라오면 캐시 적중률이 떨어진다는 단점이 있다.

 

 

 

2. 캐시 연관 매핑

메모리의 연관 매핑과 동일하다. 메모리의 페이지는 캐시의 어느 페이지에나 위치할 수 있다. 직접 매핑과는 다르게 캐시 페이지 테이블의 인덱스와 메모리 페이지의 위치가 아무런 관계가 없으므로 테이블에서 메모리 페이지 번호를 가지고 있어야 한다.

 

연관 매핑은 캐시 페이지 사용이 자유롭다는 장점이 있지만 캐시 히트 여부를 파악하기 위해 캐시 페이지 테이블을 모두 검사해야 한다는 단점이 있다.

 

 

 

3. 캐시 집합-연관 매핑

메모리의 집합-연관 매핑과 동일하다. 직접 매핑과 연관 매핑의 장점만 가져온 방법이다.

 

캐시 페이지를 K개로 나눈다. 각 집합의 페이지는 페이지 인덱스 = 메모리 페이지 주소 끝자리를 만족하는 메모리 페이지만 원소로 가질 수 있다.

 

이렇게 하면 각 메모리 페이지가 들어갈 수 있는 캐시 페이지는 K개가 된다. 직접 매핑의 단점이 어느 정도 보완됨과 동시에 각 집합의 특정 페이지 인덱스만 검사함으로써 캐시 히트 여부를 체크할 수 있기 때문에 연관 매핑의 단점도 보완된다.