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1. Simple Cache 설계 캐시의 주요 특성:  • 구조: Direct-Mapped Cache. • 쓰기 정책: Write-Back 및 Write-Allocate. • 블록 크기: 4워드 (16 바이트 = 128비트). • 캐시 크기: 16KiB, 총 1024블록. • 주소 크기: 32-bit. • 추가 필드: • Valid Bit: 블록의 유효 여부. • Dirty Bit: 블록이 수정되었는지 여부. 주소 필드 계산:  • Cache Index: 10-bit. •  1024블록, 각 블록을 식별하는 인덱스. • Block Offset: 4-bit. • 16Bytes. 블록 내부 데이터를 구분. • Tag: 32-10-4 = 18-bit. 프로세서와 캐시 간 신호:  • 1-bit Read/Wri..

1. Memory Hierarchy와 공통 질문 메모리 계층 구조 설계에서 블록 배치 및 검색 방식은 중요한 설계 요소이다. 이를 이해하기 위해 네 가지 질문을 다룬다: 1. Where can a block be placed? (블록 배치) 2. How is a block found? (블록 검색) 3. Which block should be replaced? (블록 교체) 4. What happens on a write? (쓰기 정책)  2. Question 1: Where can a block be placed? 블록 배치 방식:  • Direct Mapped: • 캐시의 특정 한 위치에만 배치 가능. • 블록 번호 캐시 블록 개수 사용. • Set-Associative: • 여러 개의 위치에 배치 ..

1. Virtual Memory의 개념 **Virtual Memory (가상 메모리)**는 **주 메모리(Main Memory)**가 **보조 저장장치(Secondary Storage)**를 위한 캐시 역할을 하도록 설계된 기술이다. • 가상 메모리를 통해 프로그램은 물리 메모리 크기에 구애받지 않고 실행 가능하다. • 메모리 관리를 단순화하며, 여러 프로그램이 동시에 메모리를 공유할 수 있도록 한다.  2. Virtual Memory의 주요 동기  1. 메모리 공유: • 여러 프로그램이 동일한 물리 메모리를 안전하고 효율적으로 공유. • 프로그램이 메모리를 읽고 쓰더라도, 다른 프로그램의 데이터에 영향을 미치지 않도록 보호.  2. 메모리 용량 확장: • 프로그램 크기가 주 메모리 크기를 초과하더라도 ..

1. Virtual Machines의 개념  • Virtual Machine (VM):VM은 물리적인 하드웨어 위에서 소프트웨어적으로 구현된 컴퓨터이다. • VM은 사용자에게 독립적인 컴퓨터처럼 보이도록 하며, 각각의 VM은 독립된 운영 체제(OS)와 애플리케이션을 실행할 수 있다.  • 역사:VM은 1960년대 중반에 개발되었으며, 메인프레임 컴퓨팅에서 중요한 역할을 했다.1980~1990년대 PC 시대에는 관심이 줄었지만, 다음과 같은 이유로 최근 다시 인기를 얻었다:  1. 격리(isolation)와 보안(security)의 중요성 증가. 2. 표준 OS의 보안 및 신뢰성 문제. 3. 클라우드 컴퓨팅: 하나의 컴퓨터를 여러 사용자 간에 공유. 4. 프로세서 성능 향상으로 VM의 오버헤드 감소.   ..

1. 메모리 계층의 신뢰성 (Dependability) 신뢰성이 높은 메모리 계층 구조는 데이터 유실 없이 지속적으로 작동해야 한다. • 빠르고 신뢰할 수 있는 메모리 계층을 설계하려면 **중복성(Redundancy)**을 활용하는 것이 핵심이다.  2. Defining Failure (실패 정의) 시스템은 두 가지 상태를 가진다: 1. Service Accomplishment:서비스가 정상적으로 제공됨. 2. Service Interruption:서비스가 사양(specification)과 다르게 작동하거나 중단됨. Failure and Restoration (실패와 복구):  • Failure: 시스템이 정상에서 비정상으로 전환되는 상태. • 영구적(permanent): 쉽게 진단 가능. • 간헐적(i..

1. Cache 성능 측정과 향상 기술 캐시 성능을 측정하고 분석하는 방법에는 여러 가지가 있다. 이 섹션에서는 두 가지 주요 기술을 설명한다.1. Miss Rate 감소:캐시 미스율을 줄여 두 개의 서로 다른 메모리 블록이 동일한 캐시 위치를 차지하지 않도록 하는 기술이다.2. Miss Penalty 감소:다단계 캐싱(multilevel caching)을 사용해 미스 패널티를 줄이는 기술이다.이 기술은 1990년대 고가(10만 달러 이상) 컴퓨터에서 처음 도입되었으며, 현재는 모바일 기기에서도 사용된다.  2. CPU Time의 구성 CPU 시간이란 프로그램 실행에 필요한 CPU 실행 시간과 메모리 대기 시간의 합이다. 이를 계산하는 공식은 다음과 같다:CPU time = (CPU execution c..