CPU 버퍼(Buffer) 란 무엇인가?

주 기억장치 또는 중앙제어처리장치, CPU(central processing unit) 는 시스템에서의 가장 핵심적인 역할을 수행하는 장치로 시스템의 전반을 통제하고 사용자가 명령한 명령어를 해석하여 연산하는 역할을 수행한다 사람으로 비유하자만 뇌의 역할을 맡고있으며 CPU의 성능을 좌우하는것은 가장 대표적으로 클럭, 코어, 쓰레드를 고려해볼 수 있으며 CPU의 구매시 MB와 같은 수치를 확인한 적이 있을것이다, 오늘은 시스템 구성장치의 캐시(Cache) 와 버퍼(Buffer) 에 대해서 알아보도록 하겠다.

 

CPU 선택시 핵심적인 역할을 수행해내는 클럭, 코어, 쓰레드 에 대해서는 아래의 글을 참고하도록 하자.

https://crone.tistory.com/423

CPU 의 코어와 쓰레드 무슨 차이가 있을까?

 

캐시 - 메모리

IT산업 관계 업종이 아니더라도 한번쯤은 들어보거나 인터넷등의 매체를 통해 접한경험이 있을것이다, 없다면 차근차근 알아보도록 하자.

시스템이 구성되기에는 많은 여러 장치들이 서로 메인보드에 연결되어 데이터를 주고 받는 데이터 흐름이 일어나게 된다, 만일 모든 기기들이 같은 대역대를 가지고 같은 속도로 데이터를 전송 또는 수신이 이뤄져 데이터 흐름이 충돌없이 물흐르듯 교환된다면 가장 이상적이겠지만, 실제로는 각 시스템 장치마다의 가지고 있는 속도인 성능이 제각각 이며 또한 데이터가 교환 되는 통로인 Bus의 대역폭 또한 서로 다르게 구성되어있다 여기서 각자 시스템 장치간 데이터 흐름의 속도를 제어하기 위해 고안해낸 방법이 캐시이며, 빠른 처리속도를 가지는 시스템 장치에서는 캐시 공간에 미리 데이터를 준비해두고, 느린 처리속도를 가진 기기에서는 처리할 데이터를 미리 보관함으로써 다른 시스템 장치에 딜레이생기는 일이 줄도록 하는 방법이다.

CPU와 메모리 사이 또는 하드디스크와 케이블 사이에도, CD-ROM과 메모리 사이에도 캐시메모리는 존재하며 물리적으로 처리 한계를 가지는 한계점이 있는 모든 장치에는 모두 캐시메모리가 적용되며 캐시메모리는 많으면 많을수록 좋지만, 메모리의양이 많다고하여 속도와 비례되지는 않는다.

 

캐시 메모리의 한계점

예를들자면 미리 읽어 보관해두어야 하는 데이터가 10정도 필요하다고 가정하였을때, 캐시메모리가 10정도라면 이를 미리 보관함으로써 처리속도에는 분명히 도움이되지만, 미리 보관해두어야 하는 데이터가 10정도인 그대로인경우 캐시메모리만 20으로 늘린다한들 보관해야하는 데이터의 양은 10밖에 되지않으므로 10과 유사한 성능을 낼뿐이다.

또한 캐시 메모리는 상대적으로 비싼 금액대의 형성으로 무조건적으로 캐시 메모리를 많이 넣는것은 곧 시스템장치의 단가인상으로 직결되므로 무조건적인 캐시메모리를 늘리는것은 바람직하지 못하기 때문에 이를 적절히 사용하는것이 바람직하다, 허나 이는 시스템장치를 구입하여 사용하는 유저의 입장에서는 직접 제조하여 사용되는것이 아니므로 구입시 고려할 대상은 아니다.

 

버퍼 - CPU

시스템 주 기억장치인 CPU의 성능은 굉장히 빠른 속도로 연산을 수행해내며 일반적으로 주변장치들이 해당 속도를 따라가지못해 CPU와 주변장치 사이간 데이터의 교환시 CPU에서 데이터를 임시로 기억해두는 공간이다.

버퍼가 사용되는 경우 CPU에서는 입출력 데이터를 대기할 필요없이 입력 또는 출력 명령을 수행해냄으로써 보다 빠른 처리속도를 보여주게 되며, 특히나 느린 시스템 구성장치를 사용하는경우 시스템 구성장치의 동작을 대기하지않고 다음 음의 명령을 수행해내어 대기없이 역할을 수행함으로써 더 빠른 속도를 보여주는 것 이다.

 

버퍼와 캐시

캐시는 버퍼보다 더 넓은 의미를 가지고있으며 버퍼는 개념적으로 캐시와 같은 의미로 볼 수 있다, 또한 프린터와 같은 출력장치에서도 이러한 기능이 수행되게 되는데 스풀러에서의 스풀기능을 수행해냄으로써 인쇄할 내용을 순차적으로 출력하는 역할을 하며 시스템 내 소프트웨어에서의 출력을 명령 한 프로그램과 별개로 독립적으로 동작된다.

 

용어	설명
버퍼	- 동영상 스트리밍과 같이 네트워크를 통해 데이터가 유입시 일정 부분을 버퍼를 넣어 실행하는 것  - 장치간 차이가 나는 속도를 완화 하는 역할을 수행  - 느린 입출력장치에서의 데이터를 하나씩 전송함으로 작업량에 비교하여 전송되는 양이 매우 적지만, 임시로 일정량의 데이터를 모아 한꺼번에 전송함으로써 적은 작업량으로 많은 데이터의 이동이 가능
캐시	- 메모리와 CPU간 차이나는 속도를 완화시키기 위해 CPU에서 사용될 데이터를 미리 보관함으로써 빠른 처리를 목적으로 보관하는 장소를 의미함
스풀	- 주로 프린터에서 사용되는 용어로 입출력장치가 독립적으로 동작할 수 있도록 설계된 소프트웨어적인 버퍼를 의미함