집합연관사상
(Set Associative Mapping)
집합연관 사상, 세트-연관 사상(Set-Associative Mapping)
직접 사상 보다 캐쉬 적중률이 훨씬 향상
집합번호같음, 태그가 다른 2개 이상의 단어를 저장
000(태그) 'abcd'(데이터) 010(태그), 데이터 00(집합번호)
태세단

 

 

 

 

 

 

토픽 이름 () Set Associative (집합 연관사상)
분류 CA > Cache > Set Associative
키워드(암기) 직접매핑, 완전연관매핑, 세트연관매핑, LRU, LFU, FIFO, RR
성능 평가 요소(적중률, 접근시간)
암기법(해당경우) [태세단]

 

기출문제

번호 문제 회차
1 캐시(Cache) 메모리에서 주소 매핑(Mapping)방식과 교체 알고리즘1(Replacement algorithm)을 설명하시오. 114.응용 4.1
2 캐시메모리 사상기법 3가지에 대해서 설명하시오
1)직접사상기법(Direct Mapping)
2)연관사상기법(Associative Mapping)
3)집합연관사항기법(Set-Associative Mapping)
합숙.공통D3.2
3 캐시메모리 인출(Fetch), 사항(Mapping), 쓰기(Write), 교체(Replacement) 정책을 설명 하시오 모의.2015.07.4
4 캐시메모리 주소 사상(Mapping)방식에 대하여 설명, CPU 캐시 메모리에서 4Byte 크기 워드(Word) 사용하고 주기억장치(Main Memory) 크기가 16MByte이고 캐시 메모리(Cache Memory)크기가 64kByte 경우에 대해 주소 사상 방식을 도식화 설명 하시오 모의.2015.05.3
5 캐시메모리 사상(Mapping)기법 대해서 설명하시오 모의.2012.10.5.1
6 컴퓨터 가상메모리의 페이징 기법에서 가상메모리와 주기억장치가 3가지 주소 사상(Mapping) 기법을 상세히 설명하시오 모의.2010.10.4.1

 

. 직접 사상보다 캐쉬 적중률 향상, 집합 연관 사상 기법의 개요

. 집합 연관 사상 기법(Set Associative Memory) 개념

- 직접 사상과 연관 사상 방식을 조합한 방식으로 집합 번호는 같고 태그가 다른 두개 이상의 단어를 저장할 수 있는 구조를 갖는 사상 방식

- 하나의 주소 영역이 서로 다른 태그를 갖는 여러 개의 집합으로 이루어지는 방식(N-Way 집합연관사상)

. 집합 연관 사상 특징 및 장단점

특징 - 메모리 블록 그룹이 하나의 세트 공유
장점 - 직접 사상, 연관 사상 장점 조합
- 메모리 블록은 특정 세트 어느 곳이나 적재가능
단점 - 복잡성 : 동일한 집합 내의 태그번호로 검색 위한 복잡한 회로 필요

 

 

. 집합 연관 사상 기법 구성도 및 동작 방식

  . 집합 연관 사상 기법 구성도

- 결과적으로 집합의 위치를 선택하는 것은 직접 사상 방법 따르고, 집합 내의 슬롯을 선택하는 것은 연관 사상법

. 주소형식 동작 과정

주소
형식
메모리 주소 형식
  집합필드

- 태그, 데이터로 이루어진 주소 집합
동작
과정
세트 선택 메모리 주소 세트 비트 이용 하나 선택
  태그 비교 -> 캐시 적중 세트 내 태그와 비교, 일치 시 캐시 적중으로 CPU로 인출
  태그 비교 -> 캐시 미스 불일치 시 캐시 미스로 메모리 접근, 라인들 중 교체할 라인 결정하여 교체

 

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연관사상(Associative Mapping) 연관사상기법
태그, 데이터, 슬롯 ---- 태그, 단어(모두 0비트), 데이터
 
토픽 이름 () Associative (연관사상)
분류 CA > Cache > Associative
키워드(암기) 직접매핑, 완전연관매핑, 세트연관매핑, LRU, LFU, FIFO, RR
성능 평가 요소(적중률, 접근시간)
암기법(해당경우) [태단]

 

기출문제

번호 문제 회차
1 캐시(Cache) 메모리에서 주소 매핑(Mapping)방식과 교체 알고리즘1(Replacement algorithm)을 설명하시오. 114.응용 4.1
2 캐시메모리 사상기법 3가지에 대해서 설명하시오
1)직접사상기법(Direct Mapping)
2)연관사상기법(Associative Mapping)
3)집합연관사항기법(Set-Associative Mapping)
합숙.공통D3.2
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5 캐시메모리 사상(Mapping)기법 대해서 설명하시오 모의.2012.10.5.1
6 컴퓨터 가상메모리의 페이징 기법에서 가상메모리와 주기억장치가 3가지 주소 사상(Mapping) 기법을 상세히 설명하시오 모의.2010.10.4.1

 

. 장치간의 속도 차이 극복을 위한 연관 사상 기법의 개요

. 연관 사상 기법(Associative Memory)개념

- 직접 사상 단점 보완한 것으로 주기억장치의 블록을 캐시기억장치의 어느 라인이든 적재할 있는 사상 기법

-연관 사상(Associative Mapping) or 완전 연관 사상(Fully Associative Mapping)

. 연관 사상 기법 특징 및 장단점

특징 효율성 : 메모리 블록 적재 시 캐시 라인이 정해지지 않음
장점 신규 적재 시 캐시 라인 선택 자유, 적중률 향상
단점 H/W 구조 복잡, 구현비용 고가

 

 

. 연관 사상 기법 구성도, 주소형식 및 동작절차

  . 연관 사상 기법 구성도

- 사상에서는 주기억장치의 주소 태그와 단어 데이터가 캐시기억장치에 저장되므로 캐시 단어의 크기는 주기억장치 주소태그 t 단어당 데이터 비트 수의

. 연관 사상 기법 주소형식 및 동작 과정

주소
형식
메모리주소 형식

태그 필드 태그 번호

단어 필드 각 블록 내 단어 중 하나 구분
동작
과정
태그 비교 -> 캐시 적중 메모리 블록은 캐시의 아무 블록 적재
태그 필드 내용 비교, 일치 시 전송

태그 비교 -> 캐시 미스 태그 값 불일치 시 캐시 미스 발생
메모리로부터 데이터 인출
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직접사상(Direct Mapping) 주소, 태그, 데이터 ---- 주소, 데이터
[단점]
1) 각 주기억장치 블록이 적재될 수 있는 캐쉬 슬롯이 한 개뿐이기 때문에, 그 슬롯을 공유하는 다른 볼록이 적재되는 경우에는 swap-out 됨
2) 현재 실행중인 두 개의 프로그램인 같은 슬롯을 공유하는 경우에 캐쉬 슬롯에 대한 적중률이 떨어져 슬롯 교체가 빈번하게 발생 전체적인 캐쉬 성능이 저하
-> 완전 연관 사상(Full Associative mapping)
 
토픽 이름 () Direct Mapping(직접사상)
분류 CA > Cache > Direct Mapping(직접사상)
키워드(암기) 직접매핑, 완전연관매핑, 세트연관매핑, LRU, LFU, FIFO, RR
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암기법(해당경우) [태라단]

 

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. 주기억장치 블록을 지정. 직접사상기법의 개요

  . 직접 사상 기법(Direct Mapping) 개념

- 주기억장치의 블록이 캐시 기억장치의 특정 라인에만 적재 될 수 있기 때문에 캐시의 적중 여부는 그 블록이 적재될 수 있는 라인만 검사하는 사상 기법

  . 직접 사상 기법 특징 장단점

특징 - 모듈로 연산 : 주기억 장치의 블록 j 적재될 있는 캐시 슬롯의 번호 i 모듈로 연산에 의해 결정
장점 - 단순 : 사상과정이 간단(교체 알고리즘 불필요)
- 저비용 : 작은 용량의 RAM 캐시 기억장치로 사용
단점 - 실패율 높음 (동일 라인에 적재되는 두 블록 반복접근시)

 

 

. 직접 사상 기법 구성도, 주소형식 동작절차

  . 직접 사상 기법 구성도

  . 직접 사상 기법 주소형식 동작 과정

주소
형식
메모리 주소 형식

태그 필드 태그 번호

라인 필드 캐시 라인 중 하나를 지정

단어 필드 각 블록 내 단어 중 하나 구분
동작과정 캐시라인 선택 캐시로 메모리 주소 전달 시 s 비트의 라인번호 기반 캐시 라인 선택

태그비교 -> 캐시적중 선택 라인의 태그 비트와 주소 비교
일치 시 단어 필드 라인 내 단어 인출

태그비교 -> 캐시미스 라인 적재 후 주소 태그를 라인에 기록
해당 라인에 다른 블록 존재 시 삭제

 

 

. 캐시 기억장치의 단점 설계 고려요소

. 캐시 기억장치의 단점

1) 주기억장치 블록이 적재될 있는 캐쉬 슬롯이 개뿐이기 때문에, 슬롯을 공유하는 다른 볼록이 적재되는 경우에는 swap-out

2) 현재 실행중인 개의 프로그램인 같은 슬롯을 공유하는 경우에 캐쉬 슬롯에 대한 적중률이 떨어져 슬롯 교체가 빈번하게 발생 전체적인 캐쉬 성능이 저하 -> 완전 연관 사상(Full Associative mapping)

. 캐시 기억장치의 설계시 고려요소

<이해 참고>

http://blog.skby.net/%EC%BA%90%EC%8B%9C-%EC%82%AC%EC%83%81mapping-%EA%B8%B0%EB%B2%95/

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