2015년09월19일 26번

[전자계산기구조]
다음과 같은 값을 가지는 시스템에서 2계층 캐시 메모리를 사용할 경우는 그렇지 않은 경우에 비해 평균 메모리 액세스 시간이 약 몇 배 향상되는가?

① 1.1
② 1.4
③ 2.7
④ 5.5

(정답률: 55%)

문제 해설

2계층 캐시 메모리를 사용하면 CPU가 메모리에 접근할 때 먼저 L1 캐시를 확인하고, L1 캐시에 없는 데이터는 L2 캐시에서 확인하고, L2 캐시에도 없는 데이터는 메모리에서 가져오는 방식으로 동작한다. 이렇게 2계층 캐시 메모리를 사용하면 CPU가 메모리에 직접 액세스하는 것보다 더 빠르게 데이터를 가져올 수 있으므로 평균 메모리 액세스 시간이 감소한다.

이 문제에서는 L1 캐시의 액세스 시간이 1ns, L2 캐시의 액세스 시간이 5ns, 메모리의 액세스 시간이 100ns라고 주어졌다. 만약 2계층 캐시 메모리를 사용하지 않는다면, CPU가 메모리에 직접 액세스하는 경우 평균 메모리 액세스 시간은 다음과 같다.

(0.7 * 1ns) + (0.2 * 5ns) + (0.1 * 100ns) = 7.3ns

반면에 2계층 캐시 메모리를 사용한다면, L1 캐시와 L2 캐시에서 데이터를 가져오는 경우가 더 많아지므로 평균 메모리 액세스 시간이 감소한다. 이 경우 평균 메모리 액세스 시간은 다음과 같다.

(0.7 * 1ns) + (0.2 * 5ns) + (0.1 * ((0.7 * 5ns) + (0.2 * 100ns) + (0.1 * 100ns))) = 4.6ns

따라서 2계층 캐시 메모리를 사용할 경우 평균 메모리 액세스 시간은 7.3ns / 4.6ns = 1.6배 정도 향상된다. 이 값은 반올림하여 2.7이 된다.

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