참고자료 : 한성대 - 마이크로프로세서, 한성대 - 질문답변 게시판, 서울대 학위논문 - 요약문



문제 2. Virtual Cache 가 무엇이며 이의 장단점은 무엇인지 설명하시오.

[ 정의 ]
Cache의 용도는 한번 사용했던 정보를 향후에 다시 사용할 때에 좀 더 빠르게 액세스 하기 위함이다.
그래서 이러한 Cache는 Physical Cache(실 Cache)와 가상Cache가 존재하는데, Physical Cache의 경우는 MMU(Memory Management Unit)로부터 전달받은 물리적인 주소를 Cache하는 것을 말하며, Virtual Cache는 전달받은 가상의 주소를 그대로 Cache하는 것을 말한다.

[ 장점 ]
Physical Cache의 효용성은 예를들어 Cache히트 시에 해당 정보를 Cache에서 가져오게되는데, Physical Cache는 이러한 Cache Hit 여부를 체크하기 위해서 반드시 MMU를 거쳐서 (보다 정확하게 말하면 MMU내의 TLB(Translation Look-aside Buffer)) Virtual Address를 Physical Address로 변환해야하는 부가적인 작업이 반드시 필요하게 되지만,
Virtual Cache 의 경우는 이러한 변환작업이 필요없이 Cache Hit 여부를 확인할 수 있어 속도향상을 가져올 수 있어서, CPU로 더욱 빨리 데이터 전달이 가능하다는 장점이 있다.

[ 단점 ]
하지만, Virtual Cache 의 경우는 가상 캐쉬는 둘 이상의 가상 주소가 하나의 물리 주소로 사상되어 있을 경우 중복된 복사본이 Cache내에 공존할 수 있는 가능성이 있어 Synonym Problem 이라 불리우는 일관성 문제를 일으킬 수 있어서, 이러한 복사본을 예방할 수 있거나, 또는 검출할 수 있는 부가적인 하드웨어 또는 소프트웨어적인 메카니즘이 부가적으로 필요하다는 단점을 가진다.

[ 종합 ] 
즉, 특정 정보를 가져오려고 할 때에 Virtual Cache를 사용하여 Caching의 성능을 높이고 Cache Hit 실패시에, MMU의 TLB를 통한 Caching을 하고, TLB Cache Hit 실패시에, Page Table을 탐색하여 시도하며, 그것 마저도 실패한 경우는(Page Fault) Disk Storage에서 가져온다.