캐시 메모리에 대해서

L1과 L2, L3는 컴퓨터 내의 캐시 메모리의 계층들이다. 만약에 컴퓨터 프로세서가 다음 번 연산을 위해 필요한 데이터를 캐시 메모리 내에서 찾을 수 있다면, 그것을 램으로부터 가져오는 것과 비교할 때 많은 시간을 절약할 수 있게 된다. L1이란 "level-1"의 약자로서, 마이크로프로세서 칩 그 자체 내에 마련되어 있는 캐시메모리이다. 예를 들어, 인텔 MMX 마이크로프로세서의 경우에 32 KB의 L1 캐시메모리가 딸려 내온다.

"level-2"의 약자인 L2 캐시메모리는 메인 메모리에 비해 더욱 빠르게 액세스할 수 있도록, 별도의 칩이나 확장 카드 상에 구현되어 있다. L2 캐시메모리는 1 MB 정도의 크기가 가장 보편적이다.

그렇다면 L1,L2,L3 캐시 메모리의 차이와 역할은 무엇일까?

1. L1 캐시

먼저 L1캐쉬부터 설명을 하자면 L1 캐시는 CPU 내부에 존재하며 가까운 순서 대로이니 L1캐시가 가장 CPU에 근접한 메모리라고 생각하면 된다. 일단 데이터를 L1 캐시에 쓴 다음 연산 유니트에서 이를 처리하는 것이다.


2. CPU와 주변기기들 간의 병목현상(L2캐시)

CPU의 클럭 발전이 고속화되면서 주변기기들이 그 CPU에 상응하지 못함에 따라 병목현상이라는 것이 생겼다. 만약 CPU 클럭이 66MHz 라고 가정하고 메인보드의 클럭이 66MHz라면 그 차이만큼 CPU는 헛놀게 되고 비효율적이라는 이야기다. 이러한 병목의 처리를 주된 과제로 기업들이 고안해 낸 것이 Level 2 캐시로 이는 PC 뿐만 아니라 매킨토시에도 존재한다. 주 메모리보다 빠른 메모리를 채용함으로서 클래식 팬티엄, MMX 팬티엄은 병목문제를 완화해보려 했다. 그런데 문제는 그것 가지고는 L2 캐시 또한 66MHz가 되는 것이니 큰 이득을 보지 못한다.

3. L3 캐시

L3 캐시의 탄생연유는 여러 가지가 있는데 그 중 가장 대표적인 것이 L2 캐시를 CPU에 내장함으로써 메인보드의 캐시가 놀게 된다는 것을 이용한 K6+3d의 L3캐시가 대표적인 예다. AMD 사의 경우 하이엔드 솔루션에 일부러 대용량의 L3캐쉬를 메인보드에 탑재해 성능을 올린
다고 밝혔다. 그러니까 L3캐쉬는 우연히 생겨난 것인 셈이다.


4. CPU의 성능과 L1, L2, L3 캐시

그리고 확실한 CPU의 성능향상을 위해선 L1 캐시 량을 늘리는 것이 최고의 대안이다. 다만 이상하게도 L2캐시를 CPU에 집적하는 것보다 L1캐시를 집적하는 것이 돈이 더 많이 든다는 것이다.