[💬] 아래 메모리 캐싱 설명..

[도적코볼트(w9716www)]

데이터를 입접한 메모리에 적재시키는 방법을 물어보고 왜 저 글에서 배열을 사용해서 하면 메모리에 인접하게 잡히는지 알아봅시다.

먼저 프로그램이 돌게 되면 시작되는 부분이 있음. 그곳에서 시작이 됨. 

그러면 이런 식으로 대략적인 스택구조가 형성 됨. 이 스택구조의 형성방식은 

class

{

     int a

     int b

int c

float b

}

이런 식으로 스택에 들어가게 됨. 저 위에 보이는 스택구조 막대기 하나씩에 해당되는 것임. 그리고 스택 포인터는 스택들에 대해서 왔다 갔다 하면서 프로그램이 돌아가게 되어 있음. 만약에 다음과 같은 함수가 있다고 쳐보자.

int sum( int _a , int _b )

{

return _a + _b;

}

이 함수가 메인함수에서 콜이 되었다고 보면

int main()

{

c = sum(a,b);

return 0;

}

위에서 설명한대로 맨 처음 시작되는 함수에서 메인함수가 호출되고 메인함수 안에서 이제 sum 함수를 호출하게 됨. 스택 포인터가 이동하면서 해당 위치에서 호출하는 것임.

자 그런데 메인함수에서 sum을 호출한 부분과 실제 sum의 구현부가 적힌 부분의 위치는 코드상에서 다를거임. 따라서 함수를 호출하게 되면 스택포인터가 해당 함수로 점프를 하게 됨. 즉 스택주소에서 변화를 한다는 것임. 예를 들어서 스택포인터 주소 1000번지에서 진행되다가 1008번에서 sum을 만나면 sum의 구현부인 1280번으로 뛴다는 것임.

이런 식으로 리턴이 있는 이유는 스택에서 해당 포인터가 지나가게 되면서 return 을 만나게 되면 기존의 스택포인터가 있는 곳으로 다시 돌아가게 됨. 

그런데 만약에 다음과 같은 행동을 우리가 한다고 쳐보자.

int* a;

int* 는 주소 값을 의미함. 그리고 해당 주소의 이름을 a라고 한 것임. 예를 들어서 서울사는 코볼트의 집주소를 가르킬 때는 주소를 씀. 

자 그런데 다음과 같은 행동을 한다고 봅시다

int main()

{

int *a = new int[100];

}

다음과 행동을 함. 그러면 어찌되는가?

위에 스택구조는 컴파일 과정에서 진행됨. 무슨 소리냐면 님들이 프로그램을 딱 돌리면 우리 눈에 보이기 전에 컴파일러가 싸-악 코드를 읽어보고 사전에 위에서 본 스택 구조를 전부 싸-악 만듬.

그러면 스택에서 메모리 블록? 같은 것들이 딱 만들어지지? 그런데 저렇게 int *a = new int[100]을 하게 되면 int 값 100개를 저장할 수 있는 주소를 저기다가 저장하는게 아니라 

바로 힙에다가 할당함. 힙은 사진을 대충 찾아보니 좀 괜찮은게 있어서 가져옴

이런 식으로 할당이 됨. 스택이라고 표시된 부분이 내가 위에서 설명한 부분이고... int *p는 스택에 존재함. 왜냐면 스택포인터가 이동하면서 이것을 확인해야 하니까 그렇지만

이 *p에 할당된 (int*)malloc(sizeof(int)); 라는 부분에서 할당된 부분은 스택이 아니라 위의 그림처럼 힙에 할당이 됨.

자 그러면 여기서 힙과 스택의 차이는 무엇이냐? 스택에서 변수들이 위치하는 것은 스택포인터가 점프를 하면서 접근이 가능함. 근데 힙은 저렇게 정렬된 곳이 아님.

말하자면 무법지대의 느낌임. 

힙은 (int*)malloc ~~ (c에서사용) 또는 new ( c++)으로 메모리 공간을 만들어서 넘겨줄 때. 해당 메모리 공간에 필요한 위치를 잡아서 넘겨줌. 

자 그런데 아까 전에 데이터 오리엔티드 관련되서 누가 질문을 올렸을 때 이랬음.

그래서 메모리 어찌 뭉쳐서 잡냐고..

거기서 말하는 것은 이런 것임

객체 지향적으로 보면 우리는 코드를 이런 식으로 짤 수 있음.

class 사람

{

눈,

입

public (사람)

{

눈 = new 눈[2];

입 = new 입[20];

}

}

class 눈

{

int* 눈알 // 1개일수도 2개일수도 있으니까!

}

class 입

{    

int * 치아// 치아가 1개일수도 20개일 수도 있으니까!

}

자 그래서 사람을 만들고 싶어서

사람* 한국인종 = new 사람[1000]

이렇게 했어. 그러면 

사람은 한 번에 1000명분의 데이터 공간을 만들었기 때문에 해당 블록으로 가져오게 됨. 그런데 각 사람안에 있던 눈, 입은 또 따로 잡히게 됨.

이런 식으로. 물론 저기 잡혀있는 사람0은 사람눈, 사람 입 이렇게 또 따로 잡힐 것임. 즉 애들이 다 떨어져 버림. 그러면 우리가 만약에 다음과 같은 일을 하자

foreach( 사람 h in 한국사람)

{

사람은 뭔가 한다!

}

자 그러면 코드가 빙빙빙 돌면서 생각해보자. 스택에서 스택포인터가 왔다갔다 존나하다가 위의 코드를 만났어. 그래서 foreach를 돌리면서 사람에 대해서 접근을 하려해

그래서 stack에 있는 사람* 에 대해서 들어가서 해당 사람배열들이 있는 곳으로 왔어. 그게 여기까지겠찌. 저런 식으로 떨어져 있는 애들한테 다 따로따로 접근해야겠찌.

그런데 

이런 식으로 하게 되면 

DEF_GAME_OBJECT_MAX 갯수 만큼의 Vector2~ 이런 것들이 전부 

요런 식으로 나란하게 다 잡히게 될 것임. 

위에서 Update함수 쪽에서 무엇인가 업데이트를 하려고 한다면? 업데이트라는 것은 아마도 이동이라던지.. 뭐 여러가지 있을 거잖아. 그리고 그런 값들이 바뀌니까..

이런 것들을 정렬된 배열들 속을 빠르게 움직이면서 다닐 수 있음.

즉 돌아가서 어떤 식으로 메모리 근처로 잡느냐

배열을 써서 잡는다.

임.

그런데 이런 말이 있음

캐시에 올라가지 못할 정도로 배열이 크면~ 다시 읽는다

컴퓨터에서 속도를 결정짓는 부분이 참 많은데 그 중에서 가장 큰 부분이 디스크에서 데이터를 읽어오는 시간임

하드디스크의 경우 5ms~20ms라고 하니까 엄청길지. 사람 입장에서는 짧지만 컴퓨터 입장에선느 엄~청나게 김. 간단히 몇억번 곱하는 것도 우리의 컴퓨터는 1초도 안되서 끝내는 것을 보면 5ms~20ms는 정말 긴 부분임.

이런 부분을 보완하기 위해서 컴퓨터에서는 캐싱이라는게 있음. 

캐싱은 단순히 말하면 가까운 곳으로 옮기는 것임.

디스크에서 메모리로 , 메모리에서 캐시로, 캐시에서 레지스터로.. 그런데 우리가 막 프로그램을 돌리다보면 똑똑한 친구들이 캐싱을 하게 됨. 즉 지들이 가까운 곳으로 데이터를 옮김. 위에서 캐시에서 담지 못할 정도의 사이즈라면~~ 이라는게 이 소리임 

요즘 hdd가격이 얼만지 모르겠지만 엄청싸지? 그런데 위로 갈수록 캐시나 레지스터는 겁나게 비싸서 상대적으로 조금 있음. 그래서 너무 많은 데이터를 올리기엔 힘듬. 그래서 저런 말을 한 것임.

그리고 데이터들은 하나씩 읽혀지지 않음. 하나의 청크? 블록?으로 읽힘. 뭔소리냐면

대략적으로 저런 식으로 되어있을 때 빨강색같은 부분이 통째로 읽혀짐. 

캐시히트~

여기서 말하는게 또 다른 부분임. 그런데 우리가 자주 쓴다고해서 캐시에 올려놨어. 그러면 컴퓨터는 캐시를 먼저 찾아보는데 여기에 없어. 그러면 더 낮은 레벨의 (느린)곳을 찾게 됨. 그럴 때 느려지는 거임. 특히 디스크라면 5ms~블라블라임.

즉 

1. 자주 쓰는 애는 캐싱된다.

2. 캐싱된 데이터를 컴퓨터는 먼저 찾아본다.

3. 원하는 데이터가 캐싱 안되었을 때, 데이터를 찾아서 여행을 떠난다.

4. 그러면 해당 시간이 많이 걸릴 수 있다.

즉 위에서 배열로 만들어 놓은 부분은

1. 힙에서 데이터 할당을 연속적으로 했다. 

2. 자기가 사용할 데이터를 사전에 몰아넣고 캐싱을 했다.

따라서 중구난방으로 떨어져 있는 애들보다는 빠르다. 이 소리임.

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이 설명은 생략된 부분, 틀린 부분이 존재할 수 있음. 

사진도 적당한 것을 골라옴. 완벽하게 일치 하지 않을 가능성 존재함

오래 전 공부한 내용이라 약간씩 헷갈리는데 빠르게 쓰다보니 많이 점검을 하지 않았음.

여기에 대해서는 다른 고수님들이 답글 바람... 나도 다시 틀린 부분 고치고 싶어서...

[익명(223.38)]

나보다 자세하게 썻네 ㄱㅅㄱㅅ

[地鬼(dczlatan)]

재밌게 잘 읽었음요 ㅋㅋㅋ

[익명(182.229)]

스택이 컴파일 과정에 만들어지는게 아니라 런타임에서 만들어지는 거 아님? 스택 오버플로가 왜생기는데

[익명(182.229)]

그리고 로컬배리어블이랑 배열은 스택에 할당되고 메모리 할당 malloc 같은것만 힙에 할당됨

[도적코볼트(w9716www)]

맞음 컴파일이 아니라 런타임임 내가 잘못 씀. 그리고 동적생성 이야기를 중간에 대충하고 넘어가긴 했음. 그리고 배열 선언도 이 부분은 내가 예시를 찾으려다가 적다보니까 동적생성이 아닌데도 설명은 그런 식으로 되었음. 유동이가 말한 부분이 내가 틀린 부분임.

[익명(182.229)]

그럴수도 있지 나도 사실 자바랑 코틀린만해서 잘 기억 안남.

[익명(175.223)]

존나 잘써놨네요 - dc App

[익명(175.223)]

칭찬스티커를 드리겠습니다 - dc App

[익명(175.223)]

스택이 컴파일과정에서 베이스부터 리미트까지 할당되니 당연히 스택이 터지면 런타임애 스택오버플로가 뜨죠 허허헛 - dc App