[혼공컴운] '혼자 공부하는 컴퓨터구조 + 운영체제' 스터디 3주차

RAM의 종류

• DRAM (Dynamic RAM): 시간이 지나면 저장된 데이터가 점차 사라지기 때문에 주기적으로 데이터를 새로 고쳐야 한다.
• SRAM (Static RAM): DRAM과 달리 시간이 지나도 저장된 데이터가 사라지지 않으며, 주기적인 리프레시가 필요 없다.
• SDRAM (Synchronous DRAM): 클럭 신호와 동기화되어 작동하는 DRAM이다.
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM): SDR SDRAM보다 대역폭이 두 배로 넓어 빠른 데이터 전송이 가능하다.

주소 변환과 관리

• 물리 주소: 메모리 하드웨어에서 사용하는 주소이다.
• 논리 주소: CPU와 실행 중인 프로그램이 사용하는 주소이다.
• MMU (Memory Management Unit): 논리 주소를 물리 주소로 변환한다.
• 베이스 레지스터: 프로그램의 첫 물리 주소를 저장한다.
• 한계 레지스터: 프로그램이 사용할 수 있는 논리 주소의 최대 크기를 저장한다.

저장 장치 계층 구조

저장 장치 계층 구조는 용량과 성능이 다른 저장 장치들을 계층화하여 표현한 구조이다.

• 캐시 메모리: CPU와 메모리 간의 속도 차이를 줄이기 위한 저장 장치이다. 캐시 적중률이 높으면 CPU의 메모리 접근 횟수를 줄일 수 있다. 데이터의 시간적, 공간적 지역성을 활용하여 캐시 적중률을 높인다.

하드 디스크와 플래시 메모리

• 하드 디스크 구성 요소: 플래터, 스핀들, 헤드, 디스크 암이 있다. 플래터는 트랙과 섹터로 나뉘며, 여러 플래터의 동일한 트랙이 모여 실린더를 이룬다.
• 데이터 접근 시간: 탐색 시간, 회전 지연, 전송 시간으로 나뉜다.
• 플래시 메모리: 셀에 저장할 수 있는 비트 수에 따라 SLC (Single-Level Cell), MLC (Multi-Level Cell), TLC (Triple-Level Cell)로 구분된다. 읽기와 쓰기는 페이지 단위로, 삭제는 블록 단위로 이루어진다.

RAID 기술

RAID (Redundant Array of Independent Disks)는 데이터 안정성 또는 성능 향상을 위해 여러 하드 디스크나 SSD를 하나의 장치처럼 사용하는 기술이다.

• RAID 0: 데이터를 병렬로 분산 저장하여 성능을 높인다.
• RAID 1: 데이터를 완전히 복제하여 저장한다.
• RAID 4: 패리티 데이터를 별도의 장치에 저장한다.
• RAID 5: 패리티 데이터를 분산 저장한다.
• RAID 6: 서로 다른 두 개의 패리티 데이터를 저장한다.

입출력 장치와 입출력 방식

입출력 장치는 장치 컨트롤러를 통해 컴퓨터 내부와 정보를 주고받는다. 장치 드라이버는 이러한 과정이 원활하게 이루어지도록 돕는 프로그램이다.

• 프로그램 입출력: 프로그램 명령어로 입출력 작업을 수행한다.
• 메모리 맵 입출력: 메모리와 입출력 장치에 접근하기 위한 주소 공간을 하나로 통합하여 사용한다.
• 고립형 입출력: 메모리와 입출력 장치에 접근하기 위한 주소 공간을 분리하여 사용한다.
• 인터럽트 기반 입출력: 인터럽트를 통해 입출력을 수행한다.
• DMA (Direct Memory Access) 입출력: CPU를 거치지 않고 메모리와 입출력 장치 간 데이터를 주고받는다.
• 입출력 버스: 입출력 장치와 컴퓨터 내부를 연결하여 시스템 버스 사용 횟수를 줄여준다.

 

기본 숙제

1. p. 185의 확인 문제 3번

다음 설명을 읽고 SRAM에 대한 설명인지 DRAM에 대한 설명인지 쓰세요.

• 주로 캐시 메모리로 활용됩니다. 답 : ( SRAM )
• 주로 주기억장치로 활용됩니다. 답 : ( DRAM )
• 대용량화하기 유리합니다. 답 : ( DRAM )
• 집적도가 상대적으로 낮습니다. 답 : ( SRAM )

2. p. 205의 확인 문제 1번

다음 보기에 있는 저장 장치들로 저장 장치 계층 구조 도식도를 채우세요.

메모리, 보조기억장치, 캐시 메모리, 레지스터

• 1 : 레지스터
• 2 : 캐시 메모리
• 3 : 메모리
• 4 : 보조기억장치