컴퓨터구성요소및저장매체 Twitter : @pr0neer Blog : Email : proneer@gmail.com Kim Jinkook
개요 1. 컴퓨터구성요소 2. 저장매체 3. 대용량저장매체인터페이스
컴퓨터구성요소 Security is a people problem
컴퓨터구성요소 메인 ( 마더 ) 보드 Audio LAN & USBs IEEE 1394 esata LAN & USBs Keyboard PCI Express x1 PCIs IEEE 1394 PCI Express x16 Serial Port COM1 PCI Express x16 CMOS Battery USB Power Connector LGA 775 CPU Socket North Bridge BIOS TPM Connector South Bridge DDR2 DIMMs Silicon Image Chipset System Panel Connector SATA II x2 Silicon Image sil5723 Primary IDE SATA II x6 Power Connector FDD
컴퓨터구성요소 컴퓨터구성요소
컴퓨터구성요소 기본구성요소 중앙처리장치, CPU (Central Processing Units, Microprocessor) 명령어를처리하는중앙제어유닛 최근까지 IBM 과 AMD 는클럭속도경쟁 è 높은열부담 다중코어또는 64 비트로발전방향전향
컴퓨터구성요소 기본구성요소 GPU (Graphic Processing Units), 그래픽카드 (Graphic/Video Card) cont. 그래픽요구 ( 디자인, 화면, 게임등 ) 가증가하면서많은그래픽처리량필요 그래픽만을처리하기위한전용칩개발 (GPU) 확장카드를통해그래픽처리 (CPU ßà GPU 간의전송속도에의존 ) 전송속도를높이고자인터페이스의발전 (PCI è AGP è PCI Express) 인터페이스 전송속도 PCI AGP X1 AGP X2 AGPX4 AGP X8 PCI Express 1.1 x16 PCI Express 2.0 x16 144 MBps 266 MBps 533 MBps 1.06 GBps 2.10 GBps 4 GBps 8 GBps
컴퓨터구성요소 기본구성요소 GPGPU (General Purpose computation on Graphics Processing Units) 그래픽작업의특성상많은부동소수점연산사용 GPU 성능향상에따라부동소수점연산처리능력향상 이러한능력을이용하여그래픽이아닌데이터에스트림프로세싱적용 범용적인목적을위한전문 GPU 개발 è GPGPU ( 기존 GPU 도구현가능 ) NVIDIA (CUDA) vs. AMD (CTM) 암호해독, 위성사진, 3D 의료영상, 뇌파측정, 유전체영상, 양자물리등다양한분야에적용
컴퓨터구성요소 기본구성요소 USB (Universal Serial Bus) cont. 호스트컴퓨터와다양한주변장치간에통신을가능하게해주는인터페이스와프로토콜버스속도 Low Speed : 1.5 Mbit/sec (USB 1.0) Full Speed : 12Mbit/sec (USB 1.1) High Speed : 480Mbit/sec (USB 2.0) USB 3.0 è 5Gbit/sec? 핫스왑 (Hot Swap) 지원이론적으로 127개의장치연결가능케이블길이는각 5m, 최대 30m 이하
컴퓨터구성요소 기본구성요소 USB (Universal Serial Bus) cont. 높은전력을요구하는제품 ( 프린터, 스캐너등 ) 의경우별도의전원공급장치필요 낮은전력을소비하는제품 ( 웹캠, 마우스, 키보드등 ) 은자체전압사용 2 가닥은전원공급, 2 가닥은데이터전송
컴퓨터구성요소 기본구성요소 USB 인터페이스 Series A Series B Mini B Mini B
컴퓨터구성요소 기본구성요소 IEEE 1394, FireWire(Apple), ilink(sony) cont. 컴퓨터와주변기기를연결하기위한표준 Daisy chain 을사용하여최대 65 개의노드까지연결가능 분류 1394a 1394b
컴퓨터구성요소 기본구성요소 1394a (400Mbps) 총 6 개의핀사용 2 개클럭, 2 개데이터전송, 2 개전원공급 1394b (800Mbps) 총 9 개의핀사용 2 개클럭, 2 개데이터전송, 2 개전원공급, 3 개의핀은높은전송률을보장하기위한용도 IEEE 1394 는 USB 보다높은안정성 è 카메라, 멀티미디어시스템에사용
컴퓨터구성요소 기본구성요소 RTC/NVRAM (Real Time Clock/Non-Volatile RAM) 메인보드의수은건전지옆에존재하는반도체 CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor; 상보성금속산화막반도체 ) 칩으로구성 RTC : 시스템날짜및시간정보 NVRAM : 메모리크기, 드라이브타입, 부팅정보등부팅에필요한기본시스템정보
컴퓨터구성요소 기본구성요소 BIOS (Basic Input Output System) 운영체제와하드웨어사이의입출력을담당하는저수준소프트웨어와드라이버로구성된펌웨어 운영체제는복잡한하드웨어를알필요없이중간매개체인 BIOS 와통신 BIOS 는전원이공급되지않아도유지되야하므로 ROM 으로제작 흔히, 메인보드의 BIOS 를 ROM BIOS 라고부르며, SCSI, GPU 에도 BIOS 가사용 CMOS vs. BIOS?
컴퓨터구성요소 기본구성요소 방열판 (Heat Sing) 과팬 (Fan) 프로세서의처리로인해발생하는열을식히고자사용 보통 CPU 상단부에은색구조물로장착 최근에는 GPU 와같이많은처리량을요구하는구성요소에도장착
컴퓨터구성요소 기본구성요소 전원공급장치 (Power Supply) 컴퓨터시스템에안정된전압을공급하기위한장치 일반적으로 120 ~ 240 볼트의 AC 전압을메인보드에맞는 DC 전압으로변경하여공급 최근에는 350 W 이상의제품이보편화
저장매체 Security is a people problem
저장매체 분류기준에따른저장매체의종류 분류기준 저장매체종류 용도 주기억장치 보조기억장치 RAM, ROM 자기디스크, 광학디스크등 자기 자기테이프, 플로피디스크, 하드디스크, ZIP 드라이브, JAZ 드라이브등 물리적저장방식 광학 CD (Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc), Blu-Ray Disk 반도체 RAM, ROM, 플래시메모리 휘발성여부 휘발성 비휘발성 RAM ROM, 보조기억장치 접근방식 순차접근 직접접근 자기테이프 디스크, 플래시메모리등
저장매체 저장매체에따른평균적인접근시간 저장매체 SRAM (Static RAM) 평균적인접근시간 5 15 ns DRAM (Dynamic RAM) 50 70 ns ROM (Read Only Memory) 55 250 ns 하드디스크드라이브 6 12 ms 광학저장매체 80 800 ms 테이프드라이브 20 500 s
저장매체 반도체를이용한저장매체 ROM (Read-Only Memory) 읽기만가능한기억장치 CIH ( 체르노빌바이러스 ; 1998) : BIOS ROM 데이터파괴 종류 Mask ROM PROM EPROM EEPROM 설명제조회사에서미리데이터를기록한 ROM으로내용변경불가제조된후사용자가한번만데이터를기록할수있음자외선을이용하여기록된내용을지우고다시기록할수있음전기적인방법을이용하여기록된내용을지우고다시기록할수있음
저장매체 반도체를이용한저장매체 RAM (Random Access Memory) cont. 자유롭게읽고쓰기가가능하며전원이공급되지않으면데이터가사라지는휘발성메모리 임의접근 (Random-Access) 으로자기테이프나하드디스크등의보조저장매체와구별 DRAM (Dynamic RAM) 비트표현을위해캐패시터 (capacitor) + 트랜지스터 (transistor) 사용 캐패시터의주기적인리프레쉬 (refresh) 가필요 ( 완전한절연체가아님 ) 비교적속도가느리고셀단위당부피가작음 비교적가격이저렴 è 주기억장치로사용
저장매체 반도체를이용한저장매체 RAM (Random Access Memory) cont. SRAM (Static RAM) 비트표현을위해보통 6~8 개의트랜지스터사용 플립플롭형태로구성 리프래쉬작업이없기때문에속도가매우빠름 비교적셀단위당부피가큼 비교적가격이높음 è 캐시메모리로사용 (L1, L2)
저장매체 반도체를이용한저장매체 RAM (Random Access Memory) cont. SDRAM (Synchronous DRAM) DRAM 의발전된형태로제어장치입력을클럭과동기화시켜동작 SDR SDRAM (Single Data Rate SDRAM) 클럭사이클당하나의명령이나하나의워드데이터를주고받을수있는 SDRAM DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) SDR SDRAM 에비해클럭사이클당두배의작업 개선된버스시그널링을통해 DDR2, DDR3 로발전
저장매체 반도체를이용한저장매체 플래시메모리 (Flash Memory) cont. 읽기쓰기가자유로우며별도의전원이필요하지않은비휘발성매체 전기적으로프로그래밍이가능하다는점에서 EEPROM 의한형태 외부의충격과열에강하고저전력으로동작이가능함 최근 MP3, 휴대폰, 녹음기, 디지털카메라, USB 플래시드라이브등에널리사용 구성방식에따른분류 NOR 타입, NAND 타입 저장방식에따른분류 SLC, MLC
저장매체 반도체를이용한저장매체 플래시메모리 (Flash Memory) cont. NOR 타입 바이트단위어드레싱 (Addressing) 가능 (ROM 처럼동작 ) 주로코드실행용으로사용 읽기성능면에서유리 NAND 타입 페이지단위의읽기 / 쓰기, 블록단위의어드레싱 ( 디스크처럼동작 ) 주로데이터저장용으로사용 쓰기성능, 집적도, 가격, 전력소비, 수명등에서유리 대용량저장매체로 NAND 타입이주로사용됨
저장매체 반도체를이용한저장매체 플래시메모리 (Flash Memory) SLC (Single Level Cell) 각셀에 1 비트 (0, 1) 저장 속도가빠른반면같은용량을기준으로했을때부피증가 è 비용증가 MLC (Multi Level Cell) 각셀에 2 비트 (00, 01, 10, 11) 저장 SLC 방식에비해단위면적당더많은데이터저장가능 해당데이터를구분 (00, 01, 10, 11) 해야하므로 SLC 에비해성능저하
저장매체 반도체를이용한저장매체 USB 플래시드라이브 USB 인터페이스방식을사용한플래시메모리, 2GB ~ 64GB 까지다양한용량 휴대가간편한반면, 분실시정보유출의위험 è 인증및암호화를지원하는제품출시 최근에는방수기능, 교통카드, 디자인을앞세운다양한제품출시
저장매체 반도체를이용한저장매체 메모리카드 CF, SD, SM, xd, Memory Stick, Micro SD, SxS, Compact Flash 등다양한종류 디지털카메라, 전화, MP3, 게임기등에사용 각제조사별로독립적인제품사용
저장매체 반도체를이용한저장매체 SSD (Solid State Drive) NAND 플래시메모리를이용한저장매체 암과플래터가사용되지않으므로읽기, 쓰기의접근이매우빠르고, 소비전력도낮음 플래터의회전이없기때문에소음이나발열이거의발생하지않음 많은장점에도불구하고높은가격으로인해기존 HDD 시장을빠르게대체하지는못함
저장매체 전자기를이용한저장매체 자기테이프 플라스틱테이프에금속의자성체를입혀서데이터기록 순차접근만가능 단위는 BPI(Byte Per Inch), TPI(Track Per Inch) 사용 구조항목 설명 BOT (Beginning of Tape) EOT (End Of Tape) IBG (Inter Block Gap) IRG (Inter Record Gap) Blocking Factor 테이프의시작테이프의끝블록과블록사이의공백레코드와레코드사이의공백하나의블록내에존재하는레코드수
저장매체 전자기를이용한저장매체 플로피디스크 초기 8 인치에서 3.5 인치로발전 è 현재는거의사용되지않음 플로피 (floppy) 라는말은디스켓안의마그네틱판의쉽게휘어지는특성으로붙여진말 3.5 인치 ( 약 1.44 MB) 플로피는 1987 년이후 10 년간대표적인휴대용저장매체
저장매체 전자기를이용한저장매체 Zip 드라이브 플로피디스크의차세대버전으로아이오메가 (Iomega) 에서 1994 년개발 100 MB 에서시작하여 250 MB, 750 MB 로용량이증가 CD/DVD, 플래시메모리에밀려널리사용되지못함 è 현재까지판매되고있음
저장매체 전자기를이용한저장매체 Jaz 드라이브 Zip 드라이브의차세대기종으로 1GB, 2GB 버전출시 플로피디스크기술을사용한 Zip 드라이브와달리하드디스크에기반 현재단종됨
저장매체 전자기를이용한저장매체 DAT (Digital Audio Tape) 오디오샘플을전문가수준의품질을유지하면서디지털형태로기록하기위한표준매체 대용량서버의백업테이프로사용되기도함
저장매체 전자기를이용한저장매체 하드디스크드라이브 자기장을이용해플래터 (platter) 라고부르는금속판위에데이터기록 플래터의회전속도 4,800 ~ 15,000 RPM 디스크용량에따라플래터양면에데이터기록
저장매체 광학저장매체 CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory) 기존음성정보저장을위한 CD(Compact Disc) 의발전된형태로모든디지털정보기록가능 디지털정보기록이가능한기층를가진폴리카보네이트 (polycarbonate) 원형판사용 기본적으로읽기만가능하지만재기록이가능한 CD-RW(ReWritable) 도존재 빛 ( 레이저 ) 반사를통해데이터읽기
저장매체 광학저장매체 DVD-ROM (Digital Versatile Disc, Digital Video Disc) 알류미늄원판에플라스틱막으로코딩, CD 의 7 배가넘는데이터기록 크게싱글레이어 (4.7 GB) 와듀얼레이어 (8.5 GB) 로나눔 영상산업보호를위해지역코드가존재 è 지역코드가다른경우재생불가 영역코드 국가 1 미국, 캐나다 2 유럽, 일본, 남아프리카, 중동, 이집트, 그린란드 3 인도네시아, 한국, 대만, 태국, 필리핀, 홍콩 4 호주, 남아메리카, 중앙아메리카, 멕시코, 뉴질랜드, 태평양섬, 카리브해역 5 대부분의아프리카지역, 전소련공화국, 동부유럽, 인도, 북한, 몽고 6 중국
저장매체 광학저장매체저장원리
저장매체 광학저장매체 CD vs. DVD 구분 CD DVD 디스크지름 120 mm 120 mm 디스크두께 1.2 mm 1.2 mm 디스크구조 Single Double 레이저파장 780 NM 650-685 NM 트랙 Outch 1.6 UM 0.74 UM 디스크홈크기 0.83 um 0.4 um 디스크홈간격 1.6 um 0.74 um 회전속도 1.2 M/sec 4.0 M/sec 데이터레이어 1 1, 2 데이터용량 680 MB Single : 4.7 GB, Dual : 8.5GB 데이터전송속도 153.6 176.4 KB/sec 1.103 KB/sec
저장매체 광학저장매체 Blu-Ray Disc 차세대 DVD 로 HD(High-Definition) 급비디오영상을저장하기위해개발 소니주축블루레이협회 VS. 도시바주축 HD-DVD 프로모션그룹 기본적으로 25 GB 저장용량, 듀얼레이어의경우 50 GB
저장매체 기타저장매체 MO(Magento Optical) 드라이브 레이저를이용한기록으로자성으로기록한매체보다보관성이뛰어남 일본의주도로개발된전문가를위한고가의매체 130 mm(5.25 인치 ) 와 90 mm(3.5 인치 ) 로구성 용량은 650 MB ~ 9.2 GB 까지다양
저장매체 기타저장매체 MD (Mini Disk) 1990 년대초반휴대용음악재생미디어로개발 2000 년대초까지 CD 의대체매체로인기 최근 MP3 플레이어의등장으로하락
대용량저장매체인터페이스 Security is a people problem
대용량저장매체인터페이스 ATA (Advanced Technology Attachment) ATA/IDE (Integrated Drive Electronics) cont. 하드디스크, SSD, CD-ROM 등의표준인터페이스 초기다양한드라이브컨트롤러의경쟁에서 IDE 社의컨트롤러가우위를보여 IDE 라는용어사용 ATA-1 ~ ATA/ATAPI-8 로발전되어오면서다양한기능이추가 병렬 (Parallel) 전송방식사용 è Parallel ATA ATA 발전에따라 EIDE, Fast ATA, Ultra ATA 다양한이름사용
대용량저장매체인터페이스 ATA (Advanced Technology Attachment) EIDE (Enhanced IDE) WD(Western Digital) 社에서개발한인터페이스 기존의컨트롤러는두개의저장매체만연결가능 Primary, Secondary 개념을도입해더많은장치를연결할수있도록지원 Fast IDE Seagate 社에서추진한표준 기존방식에더많은기능을추가하여성능향상
대용량저장매체인터페이스 ATA (Advanced Technology Attachment) Ultra ATA 기존에사용하던 DMA 방식대신 Ultra DMA 방식을사용하는 ATA HDD 제조업체간의시장경쟁으로기술면에서많은발전이룩 표준 ATA 는 4 채널사용하지만현재는여러가지문제로인해 2 개의채널만사용 채널당 2 개의장치연결이가능하므로최대 4 개의장치만연결가능 ( 보통 2 개의 ATA 커넥터 )
대용량저장매체인터페이스 SATA (Serial ATA) ATA 병렬전송방식을직렬전송방식으로바꾼표준인터페이스 빠른성능에대한시대적요구에따라직렬방식의표준
대용량저장매체인터페이스 ATA vs. SATA 구분 ATA SATA 전송방식 병렬전송방식 직렬전송방식 케이블길이 46 cm 1 m 핀수 7 핀 40 핀 최대연결가능장치 4개 5~8개 점퍼설정 필요 불필요 SATA 1 : 150 MBps 속도 133 MBps (MByte/sec) SATA 2 : 300 MBps SATA 3 : 600 MBps??
대용량저장매체인터페이스 SCSI (Small Computer System Interface) 1986 년제정된표준인터페이스 ATA 와같은병렬인터페이스 ATA 에비해성능과안정성에초점을맞추어발전 è 엔터프라이즈시장에널리사용 데이지체인 (Daisy Chain) 방식을사용해최대 16 개장치연결가능 è 각장치는독립적으로동작 성능과안정성을높이기위해다양한장치및기법추가 è 가격상승
대용량저장매체인터페이스 SCSI (Small Computer System Interface) 인터페이스 위에서부터 50, 68, 80 pin SCSI 인터페이스
대용량저장매체인터페이스 SAS (Serial Attached SCSI) SCSI 의병렬방식을직력방식으로변경한표준인터페이스 인터페이스 반시계방향으로 SFF-8482( 외장형표준 ), SFF-8484( 내장형표준 ), SFF-8087( 내장형 mini SAS), SFF-8088( 외장형 mini SAS)
대용량저장매체인터페이스 ATA(SATA) vs. SCSI(SAS) MTBF (Mean Time Between Failure) ATA(SATA) : 8 시간 / 일, 300 일 / 년 SCSI(SAS) : 24 시간 / 일, 365 일 / 년 인터페이스 SCSI-1 Ultra 320 SCSI ATA(SATA) SAS 300 SAS 600 차세대 SAS PATA-133 SATA-150 (SATA I) SCSI(SAS) SATA-300 (SATA II) SATA-600 (SATA III) 전송속도 5 MB/s 320 MB/s 300 MB/s 600 MB/s 1000 MB/s 133 MB/s 150 MB/s 300 MB/s 600 MB/s
질문및답변