메모리 Inclusive / Exclusive

Ena JJJ·2022년 11월 29일
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Inclusive

인텔에서 쓰는 방식으로 하위 메모리가 상위 계층 메모리를 반드시 포함해야하는 구조이다. 이때, '상위 계층의 내용이 전부 하위 계층에 포함되어야 하는지' 혹은 '상위 계층의 내용 중 일부라도 하위 계층에 포함되어야 하는지'에 따라 다시 Stricly-Inclusive 방식과 Mainly-Inclusive 방식으로 나뉜다. 어떠한 방식이든 Inclusive 방식을 취할 때, 장점은 CPU 이외의 장치(또는 멀티 프로세서 시스템에서 프로세스)가 캐시에 담긴 자료를 참조 하고 싶을 떄, 모든 계층의 캐시를 둘러볼 필요 없이 가장 낮은 계층의 캐시만 둘러보면 된다는 점이다.

단점
Inclusive 방식은 각 계층 캐시 용량의 총합보다 적은 양의 자료만을 담을 수 있다. 정확히 Inclusive 방식에서는 '가장 낮은 계층의 캐시의 용량'만큼의 자료밖에 담을 수 없다. 즉, 256KB L1캐시와 4MB L2캐시를 가지고 있다면 총 캐시의 용량은 4.25MB이지만 실제로 담을 수 있는 자료의 양은 4MB를 초과할 수 없다.(L2캐시에 담긴 4MB의 자료 중에서 L1캐시에 256KB를 선별적으로 저장해야 한다)

Exclusive

Exclusive 방식은 상위 계층과 하위 계층 캐시가 저장한 내용이 상호 배타적이어야 한다. (L1/L2 캐시에 데이터를 담을 지 여부를 판단할 때, L2/L1 캐시에 해당 데이터가 있는 지 여부를 조사해 없을 경우에만 담는다.) 이 방식을 통해 각 계층의 캐시가 하나의 거대한 캐시처럼 기능함으로써 캐시의 총 용량을 효율적으로 활용할 수 있게 된다.

인텔과 달리 하위계층의 메모리가 상위계층의 메모리를 포함하지 않아도 되기 때문에 캐시메모리의 모든 용량을 효율적으로 사용할 수 있다.

단점
캐시의 최소 단위는 CPU가 어떤 자료를 찾기 위해 캐시를 '둘러 보는'시간에 직결되기 때문에 성능에 큰 영향을 미치는데, 일반적으로 캐시의 용량이 커지면 최소 단위도 적정 수준까지 커지는 것이 검색 시간 단축에 유리하다. 하지만 Exclusive 방식에서는 용량이 상대적으로 큰 L2/L3 캐시도 용량이 적은 L1 캐시와 균등하게 같은 크기의 최소 단위를 가져야 하므로 검색 시간에서 Inclusive 방식에 비해 불이익이 발생할 가능성이 높다 (Inclusive방식의 장점이다!)

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