[컴퓨터 길잡이] PC 대탐험 (26);캐시메모리 구성방법

지난호 캐시메모리의 유래와 필요성에 이어 이번호에는 PC에서의 캐시메모 리구성방법 등을 살펴본다.

캐시메모리의 구성은 하드웨어와 소프트웨어 방식으로 대별된다.

PC에서 캐시메모리가 설치되는 장소는 두군데이다. 하나는 CPU와 메인메모 리(D램) 사이이고 또 다른 곳은 메인메모리와 보조기억장치(HDD)사이에 위치 한다. 때로는 보조기억장치와 CPU사이에서도 일어난다.

캐시메모리의 구성방법과 위치에는 깊은 상관관계가 있는데 그 관련성을짚어보면 PC의 캐시메모리 구성을 쉽게 이해할 수 있게 된다.

우선 구성방법의 입장에서 접근해 본다.

캐시메모리를 하드웨어로 구성한다는 것은 물리적으로 속도가 다른 장치간 에완충장치(부품)를 설치함을 의미한다.

대표적으로 CPU와 메인메모리 사이에 S램을 장착하는 경우가 있다.

처리속도가 빠른 CPU와 속도가 터무니없이 느린 메인메모리의 속도차를 최대한 좁히기 위해 설치하는 하드웨어의 하나가 S램이다.

정확하게 말하면 S램은 CPU의 빠른 데이터 처리속도를 최대한 활용키 위해 자주 쓰일 것으로 유추되는 데이터만 별도로 CPU 바로 옆에 보관하는 임시기억장치이다. 데이터 처리의 속도차는 CPU와 메인메모리 사이에서만 존재하는 것이 아니다. 메인메모리와 보조기억장치 사이나 CPU와 보조기억장치 사이의 데이터교환 을빠르게 하기 위해 캐시용 반도체를 설치하기도 한다.

하드웨어방식의 두번째에 해당되는 이 반도체는 CPU와 메인메모리 사이에쓰이는 S램과 달리 D램이 사용된다.

원리는 D램의 반응속도가 디스크보다 빠른 장점을 활용해 느린 디스크의 데이터 접근시간을 줄여주고 있는 것이다.

명확하게 말하면 이곳은 일반적인 캐시메모리라 불리지 않지만 캐시의 역할이 필요한 곳이기 때문에 디스크 캐시라고 불린다.

물론 이곳이 위치관계로 분류하면 두가지 장소가운데 하나에 해당한다.

소프트웨어적으로도 캐시시스템을 구성할 수 있다. 단 소프트웨어 캐시시 스템은 CPU와 메인메모리 사이에서의 구성은 거의 없고 디스크와 메인메모리 또는 CPU) 사이에서 일반적으로 활용된다.

PC의 데이터 교환이 가장 빈번할 뿐만 아니라 시스템의 핵심이 되는 CPU와 메인메모리 사이의 캐시역할을 소프트웨어적으로 처리하면 전체 PC에 과부하 를 주게 된다.

결국 안정성이 떨어지는 소프트웨어 대신 하드웨어로 구성하는 것이 보편화되어 있다.

소프트웨어로 캐시를 구성한다는 것은 프로그램이 캐시역할을 한다는 뜻과같다. 대표적인 것이 메인메모리에 디스크 캐시프로그램을 설치하는 경우이다. 이때 캐시메모리는 메인메모리 공간이 된다.

PC에서 CPU로 하여금 디스크에 데이터를 쓰게하는 어떤 프로그램이 있다고가정해보자. 메모리에 상주된 캐시프로그램은 CPU와 디스크의 데이터교환에 상당한 시간 ? 이 소요되기 때문에 중간에서 각 내용을 가로채어 보관하고 있다가 필요한 곳에 곧 꺼내주는 역할을 하게 된다.

운용체계인 DOS프로그램을 열어보면 Smartdrv라는 파일이 나타난다. 이 프로그램을 이용하면 디스크캐시시스템을 구성할 수 있다.

캐시시스템 가운데 디스크 캐시는 하드웨어와 소프트웨어적인 구성이 가능하고 CPU의 메모리 캐시시스템은 하드웨어적인 구성만 가능하다.

위치관계로 볼때 캐시메모리의 역할은 어떤가.

위에서 살펴보듯 크게 두가지이다. CPU와 메인메모리 사이에 존재하는 방식과 메인메모리(또는 CPU)와 HDD같은 보조기억장치에 사용되는 것이 대표적 인사례이다. 그런데 실제 PC내에는 I/O카드 등 각종 주변기기에 캐시역할을 하는 별도의회로나 부품이 내장되어 있는 등 캐시의 역할이 전체 시스템에서 활용되고 있음을 유념해야 한다.

각 주변기기는 급속도로 성능이 향상되고 새로운 기능이 추가되고 있기 때문에 각종 데이터의 효율적인 처리를 위해 캐시의 기능이 추가되고 있는 경우가 많기 때문이다.

그러나 I/O카드는 PC에 따라 선택적으로 사용되는 주변기기이기 때문에 PC시스템의 캐시메모리의 역할과는 구분할 필요가 있다.

또 CPU내부에서도 캐시의 역할을 하는 내부 캐시가 존재한다. 단 CPU제작 시회로의 일부로서 삽입되기 때문에 별도의 캐시역할로 구분하지는 않는다.

캐시메모리란 결국 PC의 성능향상을 위해 새롭게 탄생한 메모리 구성방법 의하나이다. 그러나 미래의 PC에는 캐시기능이 사라질지도 모른다.

메인메모리 등의 처리속도가 향상돼 별도의 캐시메모리가 필요하지 않거나반도체 제조비용이 급격히 하락해 캐시용으로 개발된 고속제품이 메인메모리 로 사용될 수 있기 때문이다. 신영복 기자