[정보처리기사_필기] 전자계산기 구조 <4>

■ 기억장치

    ➀ 특성

   

      - Access Time = Seek Time + Latency Time + Transmission Time

       (데이터 탐색) + (대기시간(보조기억장치 가속)) + (전송시간)


  - Associative (연관메모리) > Cache Memory> Main > Magnetic Disk

    

  - 사이클 시간  Access Time

    

    - 대역폭(Bandwidth) : 자료의 처리속도(1초동안 전송되는 비트수) ~ 전선의 굵기

 

  ➁ 종류 

  

      - 접근방식에 따라


        SASD(Sequential ASD) - 순차접근방식 : 자기테이프


          DASD(Direct ASD) - 직접접근방식

   

        - 재충전 여부에 따라


          SRAM(정적메모리) - 재충전 필요 없다, 고속(Cache), 고가

              Cache Memory는 RAM의 속도를 보완

 

DRAM(동적메모리) - 주기적 재충전, 저속(RAM), 저가



 

■ 주 기억장치


    - 주기억장치 성능 - 기억용량, 사이클타임, 엑세스폭


    ➀ ROM (Read Only Memory)


      - 비휘발성


        - Micro Program, System Program, Boot Strap Loader, POST, BOIS


          - Mask ROM : 공장에서 기입


          - PROM : 한번 기록 가능


          - EPROM : 자외선을 이용하여 수정가능


        - EEPROM : 전기를 이용하여 수정가능



    ➁ RAM (Random Access Memory)

 

          - 휘발성


          - DRAM vs SRAM



    ➂ 반도체 기억소자 구성


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     기억장치 용량 =  


               워드의수 = MAR, PC ,버스의 크기          


          워드의크기 = IR, MBR          


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                ex1) 워드의 크기가 1Byte 이고, 기억용량이 1Mbyte 이면 주소선의 수는?


                                sol) 1Mbyte = byte 이므로 20개


                ex2) 기억용량이 4096워드이고, 워드길이 16bit일때 PC, AR, DR의 크기?


                                sol)


                                   워드의수12 = 주소선의수 = 주소레지스터(AR) = PC

                                   워드크기16 = 데이터레지스터(DR)


                ex3) 컴퓨터 메모리 용량이 16K*32bit일때 MAR과 MBR은 몇Bit?


                                sol) IR, MBR = 32


                                   16K= -> MAR, PC =14


 

■ 보조 기억장치


    - 속도는 느리지만 대용량, 비휘발성 -> 백업공간으로 사용

 

    - 자기테이프 :


            ✴ SASD(순차처리만 가능)


            ✴ 백업에 유리


            ✴ IBG | 논리레코드1 | 논리레코드2 | IBG | 논리레코드1 |

           |<--------- 블록 -------->|


            ✴ IBG(Inter Block Factor) : CPU가 데이터 처리할 시간을 준다.


          ✴ 블록팩터(Block Factor) * 레코드크기 = 블록크기

 

    -  자기디스크 :

   

            ✴ Library Program을 저장


            ✴ DASD(직접처리 가능)


            ✴ 구성요소 : 헤드, 디스크, 엑서스 암

           *실린더(동일트랙들의 모임)는 물리적 구성요소가 아니다

                  

      ✴ Access Time = Seek Time + RotationalDelayTime + TransmissionTime

                    

          ✴ HDD는 등각속도 방식(낭비되는 공간이 있지만 간단하다)


 

■ 특수 기억장치


      - 연관기억장치 (Associative Memory)

               

            ✴ CAM(Content Addressable Memory)

                   

            ✴ 기억된 내용의 일부를 이용하여 접근

                     

          ✴ 별도의장치(색인)이 필요 -> 속도는 빠르지만 비용증가

  

      - 복수모듈기억장치(Memory Interleaving)

          

            ✴ CPU에서 여러 모듈로 병행 접근하는 방법

 

              ✴ 주기억장치와 CPU의 속도차의 문제 개선


            ✴ 접근효율(메모리 엑세스)의 향상

 

    - 캐시 메모리(Cache Memory)

   

              ✴ SRAM으로 이루어져 있다 (고가, 고속)


              ✴ CPU의 처리속도와 주기억장치의 접근 속도차를 줄인다.


              ✴ 적중률 : 요구데이터가 캐시메모리로 미리 옮겨졌는지.


              ✴ 참조국한성(locality of reference) : CPU에서 RAM을 지역적으로 사용.


              ✴ 매칭


          - 가상기억장치

  

                ✴ 보조기억장치의 일부분을 주기억장치로 인식하도록 하는 방법


                ✴ 주소공간의확대(용량확대)가 가능하다


                ✴ 속도가 향상되지는 않는다.


                ✴ Staging : 가상메모리 공간에 있는 데이터를 바로 사용할 수 있게 원래의 주기억장치로 올리는것.


              ✴ DASD보조장치여야함


              ✴ 페이징(paging)기법 : 주기억장치와 가상기억장치를 일정한 공간으로 나누어서 관리


                ✴ Segment 기법 : 주기억장치와 가상기억장치를 프로그램의 크기에 따라 가변적으로 관리


                ✴ 주소맵핑 : 가상기억장치에서 주기억장치로 데이터를 옮길때 주소를 수정

               

  

■ 입력 및 출력

  

      - 입출력 제어장치 : DMA, 채널


      - 입출력 인터페이스 : 주변장치와 전자장치의 동기화


      - 입출력 버스 : 데이터(data):양방향, 주소(address), 제어(control)


      - 입출력 장치에 보조기억장치도 포함 (주기억장치를 기준으로 입출력)



항목

입출력장치

기억장치

속도

느림

빠름

정보단위

Block

Word

고장

많음

적음

       

        - 병행처리 : CPU가 느린 입출력장치의 응답을 기다리지 않고 명령을 다른 기억장치에 위임


        ✴ 스풀링 : Disk 사용 (HDD)

    

            ✴ 버퍼링 : RAM 사용

  

CPU관여

Program에 의한 입출력

Interrupt에 의한 입출력

CPU관여 x

DMA에 의한 입출력

Channel에 의한 입출력