Cache, Set Associative, Write-Through, Write-Back

Dive Into
Cache
by 레쓰비

Direct Mapping
31 Tag 15 14 Index 6 5 Offset 0

Fully Associative
31 Tag
6
5 Offset 0

N-Way Set Associative
31 Tag 12 11 Set 6 5 Offset 0

Mapping method Summary
종류 장점 단점
Direct Mapping
구조가 간단 (Cheap) 해당 Index 에 하나의
주소만 넣을 수 있기에 ,
Cache 공간을 효율적으
로 사용하지 못한다 .
Fully Associative
Cache 의 남는 공간 어
디에든 주소를 넣을 수
있어서 Cache 공간을 효
율적으로 사용한다
구조가 복잡하고
(Expensive) 해당 주소
가 Cache 에 있는지 검
사할 때마다 모든 Slot
을 검사해야 한다 .
N-Way Associative
Direct Mapping 과
Fully Associative 의
타협점으로 , Fully
Associative 보다
덜 복잡하고 (less
expensive)
Direct Mapping 보다
공간을 보다 효율적으로
사용한다
Direct Mapping 처럼
Index 를 통해서 한번에
접근할 수 있지만 여전히
N 번의 비교가 필요하
며 , 여전히 공간을 완전
히 효율적으로 사용하지
는 못한다 .

Write-Through & No-Write-Allocate
Read:
1.Cache 내 해당 Memory 존재여부 검
사
2. 있을 때는 Cache 값을 사용
3. 없을 때는 Memory 에서 읽어서 할
당
Write:
1.Cache 내 해당 Memory 존재여부
검사
2. 있을 때는 Cache 와 Memory 동시
기록
3. 없을 때는 Memory 에만 기록
[No-Write-Allocate 방식 ]

Write-Back & Write-Allocate
Read:
1.Cache 내 해당 Memory 존재여부 검
사
2. 있을 때는 Cache 값을 사용
3. 없을때는 사용할 Cache 블럭 할당
4. 할당된 블록이 Dirty-Flag-Setted
라면 해당블럭 Memory 에 쓰기 수행
5. 방금 쓰기를 수행한 Memory 를 다
시
Cache 에 적재
[Write-Allocate 방식 ]
6. 해당 Cache 블록의 Dirty-Flag 를
해제
Write:
1.Cache 내 해당 Memory 존재여부
검사
2. 있을 때는 Cache 에만 기록하고
Dirty-Flag 를 할당
3. 없을때는 사용할 Cache 블럭 할당
4. 할당된 블록이 Dirty-Flag-Setted
라면 해당블럭 Memory 에 쓰기 수행
5. 방금 쓰기를 수행한 Memory 를 다
시
Cache 에 적재
[Write-Allocate 방식 ]

Write on Cache :
Write-Through : 바로 Memory 에 접근하여 쓰기를 수행
-> 매번 Stall 을 유발
Write-Back : Cache 에만 쓰기를 하며 해당 Cache Slot 에는 Dirty-Bit 를 Set
한다 .
-> 실제로 Memory 에 쓰기를 수행할 때만 Stall 이 발생
실제로 Memory 에 변경 사항이 적용되는 경우는 다음과 같다 .
1) Dirty-Bit 가 Set 된 Cache 를 읽으려 시도한 경우 ,
2) Dirty-Bit 가 Set 된 Cache 를 대상으로 쓰기를 시도한 경우 ,
Write-Allocate : 만약 어떤 Memory 에 대해 쓰기를 수행하려 할때
해당 Memory 가 Cache 에 없는 경우 Memory 에 쓰기를 완료한 후 ,
이를 다시 읽어들여 Cache 에 할당해 준다 . [Write-Back 과 함께 사용 ]
No-Write-Allocate : Memory 에 대한 쓰기가 완료된 후
해당 내용을 Cache 로 다시 가져오지 않는다 . [Write-Through 와 함께 사
용 ]

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