버퍼와 스풀러 차이점과 문제점 그리고 캐시란?

버퍼, 스풀러, 캐시에 대하여

버퍼는 두 장치 사이에서 속도 차를 완화시켜 주고 스풀러는 버퍼와 비슷하며 대표적으로 프린터가 있다. 그리고 캐시는 CPU와 메인메모리 사이에서 속도 차를 완화해주며 버퍼의 한 종류다.

1. 버퍼 : 두 장치 간의 속도 차 완화

- 버퍼는 속도 차이가 나는 두 장치 사이에서 속도 차이를 완화시켜 주는 장치다.
- 일정 양의 데이터를 모아 옮김으로써 속도 차이를 완화시켜준다.
- 같은 사양의 하드디스크라도 버퍼 용량이 큰 것이 더 빠르다.
- 동영상 스트리밍 : 네트워크에 데이터가 들어오는 시간과 플레이어가 재생하는 시간 간에 속도 차이 발생한다. ->방지하고자 동영상 데이터의 일정한 양을 버퍼에 넣은 후 실행한다.

2. 스풀러 : 소프트웨어적 버퍼

- 소프트웨어적 버퍼, 버퍼와 유사한 단어다.
- CPU와 입출력 장치가 독립적으로 동작하도록 고안된 소프트웨어적 버퍼다.
- 프린터에 사용하는 스풀러가 스풀의 대표적인 예
- 스풀러 : 인쇄할 내용을 순차적으로 출력하는 소프트웨어, 출력명령을 내린 소프트웨어와 독립적으로 실행한다.
- 스풀러를 사용하면 인쇄할 내용은 하드디스크의 스풀러 공간에 저장하고 워드는 다른 작업 실행 = 문서 작업과 프린터 출력 작업을 독립적으로 진행하여 시스템 효율이 올라간다.

3. 스풀러와 버퍼의 차이

- 스풀러의 특성은 배타적이다.
- 버퍼는 어떤 프로그램을 사용하는 데이터든지 간에 버퍼가 차면 이동함 = 프로그램들이 버퍼를 공유한다.
- 반면 스풀러는 한 인쇄물이 완료될 때까지 다른 인쇄물이 끼어들 수 없다.
- 버퍼는 어떤 프로그램을 사용하는 데이터든지 간에 버퍼가 차면 이동하고 스풀러는 한 인쇄물이 완료될 때까지 다른 인쇄물이 끼어들 수 없다.

4. 버퍼를 사용할 때 문제점과 해결 방법

- 운영체제는 버퍼가 꽉 찼을 때 입출력 장치로 데이터를 전송하도록 설계되어 있음, 버퍼가 찰때까지 기다렸다가 데이터 전송 = 예상치 못한 문제 발생한다.
- 윈도우는 버퍼의 이런 특성 때문에 외부 저장 장치를 제거할 때 하드웨어 안전 제거를 사용하라고 권장한다.
- 하드웨어 안전 제거 사용 시 버퍼가 다 차지 않아도 강제로 버퍼 내용을 저장 장치로 옮겨 입출력 장치의 전원 차단한다.
- 따라서 중요한 데이터를 USB 저장 장치로 옮길 시 하드웨어 안전 제거를 사용해야 한다.

캐시 : 버퍼의 한 종류

- CPU와 메인메모리 두 장치 간 속도 차이를 완화시켜 주는 것으로 버퍼의 한 종류이다.
- 둘의 차이점은 버퍼는 필요한 데이터를 가져오는 장치고, 캐시는 필요할 것이라고 예상되는 데이터를 미리 가져오는 장치다.
- 필요하다고 생각되는 일정한 양의 데이터를 미리 가져와 저장해 두는 곳이다.
- CPU와 연결된 메인메모리는 메인버스 속도로 동작하는데 CPU 속도에 비해 상대적으로 느리다.
- 반면 캐시는 CPU 속도로 동작하기 때문에 일반 메인메모리보다 훨씬 빠르며, CPU 내에 있다.
- 앞으로 필요할 데이터를 캐시에 미리 가져다 놓으면 CPU가 작업을 빠르게 진행할 수 있다.
- 가장 빠른 컴퓨터를 가지고 싶다면 수 GB 크기를 캐시를 가진 CPU 를 사면 된다.
- CPU의 가격은 코어 개수에 따라 결정하지만 코어 개수가 같다면 캐시 메모리가 더 큰 것이 빠르고 비싼 CPU다.

웹 브라우저 캐시 : 소프트웨어적 캐시

- 웹에서 사용하는 캐시는 앞으로 다시 방문할 것을 예상하여 지우지 않은 데이터라고 정의할 수 있다.
- 네이버나 다음처럼 자주 사용하는 사이트의 로고나 버트 같은 작은 그림이 자주 바뀌지 않는 것 = 자주 바뀌지 않는 데이터는 캐시에 남아 해당 웹사이트 재방문시 속도를 높인다.
- 웹 브라우저 캐시는 방문했던 웹 사이트의 데이터를 보관하고 있다가 재방문할 때 속도를 높여주는 역할을 한다.
- 캐시에 너무 많은 양의 데이터 보관 시 데이터를 찾는 데 오래 걸려 속도를 저하 시키기 때문에 청소 필요하다.
- 쿠키 : 자신이 방문한 웹사이트에서 임의로 내 컴퓨터에 심어 놓은 데이터다.