3 주차 3 차시기억장치및속도와성능 학습목표 1. 기억장치의종류를구분할수있다. 2. 속도와성능에대해설명할수있다. 학습내용 1 : 기억장치 1. 기억장치의개념 기억장치의기능 - 프로그램, 처리할데이터, 처리된결과등을저장하는장치임 * 기능 : -컴퓨터에서사용하는모든프로그램이나데이터를기억시켜두고필요할때에이용함 * 분류 : -기억장치는처리속도와사용속도, 용도, 용량에따라주기억장치, 보조기억장치, 레지스터, 캐쉬등으로나눠짐 * 구조 : 계층적구조를가지고있으며계층이높을수록기억장치속도가증가하고비트당기억장치의비용이증가하며기억용량이감소함 기억장치의분류 기억장치의계층구조는기억장치를효율적으로배치하여 CPU 의처리속도와 I/O 속도의차이를해소하기위한전략임 [ 기억장치의계층구조 ] - 1 -
기억장치의종류와특징 - 주기억장치와보조기억장치, 캐쉬기억장치 - 기억장치는주로 RAM이사용 - 보조기억장치는하드디스크, CD-ROM, 테이프, 플로피디스크, DVD,USB, SSD - 주기억장치는보조기억장치와달리접근속도가매우빠름 - 보조기억장치는주기억장치보다용량이크고비용이저렴 - 캐쉬기억장치는중앙처리장치와주기억장치간의속도차이를극복하기위한고속의메모리, 주기억장치보다고가, 빠른처리속도. [ 메모리의종류와특징 ] 2. 주기억장치 - 초기의기억소자는자기코어를사용하였음 - 지금은대부분고집적도의반도체를사용함 - 중앙처리장치와직접자료를교환할수있는기억장치 - 프로그램수행에필요한기본적인명령어와데이터를기억함 - 순간적으로내용을찾고저장할수있는임의접근기억장치 - 2 -
기억매체 * 자기코어 - 아주작은자성물질의링 (ring) 을말함 - 한번자기화되면그자성을계속보존 - 초창기컴퓨터의기억소자 * RAM : - 현재의주기억장치로이용 * 조셉슨소자 : - 반도체의실리콘대신에니오브와같은특수금속사용하여극저온에서일어나는초전도현상을이용한기억소자 - 반도체소자보다 100 배이상빠르고소비전력도 1000 배정도적은특성 * VRAM : - VGA 카드와같은비디오, TV 회로에사용. - 데이터를기록하고읽을수있는장점. 주기억장치의구성 - 프로그램기억장소, 작업장소, 입력데이터기억장소, 출력데이터기억장소로구성됨 - 내부기억장치라고함 - 프로그램기억장소 : 실행할프로그램명령어가기억되는장소 - 작업장소 : 연산장치에서연산된결과를기억하는장소 - 입력데이터기억장소는입력장치로부터입력된데이터를기억하는장소 - 출력데이터기억장소 : 출력될데이터를기억하는장소 - 3 -
[ 컴퓨터시스템내의주기억장치구성 ] 주기억장치의종류와특성 - 집적회로의작은실리콘판에기억소자회로를대량집적한것임 - 크기가작고, 속도가빠르며, 전력소모가작음 - 고속의데이터처리가가능함 - 대량생산가능, 성능에비하여저렴함 * ROM - MASK ROM : 제조과정에서미리내용을기억시킨것으로사용자가내용을변경할수없음 - 4 -
* PROM(Programmable ROM) : 사용자가내용을기억시킨후필요에따라다시쓸수있음 * EPROM(Eraserble Programming ROM) : - PROM 을개량한것으로자외선이나높은압력등으로내용변경이가능 - 전기나자외선을이용하여내용을지운후다시프로그램을기억하여반복사용가능. * RAM - RAM * SRAM : 전원이공급되는한내용이기억되며, RAM 으로서복잡한재생클럭이필요없고속도는빠르지만가격이 비싸작은용량의메모리에사용됨 * DRAM : 기억된자료를유지하기위한 REFRESH PULSE 를항상공급해야하며, 가격이싸대용량에적합하고, PC 의 대부분의 RAM 은이방식을사용함. 정적 RAM 보다집적도, 소비전력, 가격면에서주로사용. - 5 -
[ 정적 RAM 과동적 RAM 의비교 ] 3. 보조기억장치 - 주기억장치의제한된용량을지원하는장치로서중 / 대형컴퓨터에서는자기디스크, 자기테이프등을쓰며, 개인용 컴퓨터는플로피디스크, 하드디스크 - CD-ROM,SSD,DVD,USB 등을주로쓰고있음 * 보조기억장치들의특성비교 - 6 -
중대형컴퓨터보조기억장치 - 자기테이프장치 (Magnetic Tape) : 플라스틱테이프표면에자성재료인산화철분말을바른것으로전원의변화와전자석의작용에의해자성분말에자장을만들어반영구적상태로저장됨 - 자기디스크장치 (Magnetic Disk) : 금속원판을여러장동일축에고정시키고디스크에는원주를따라동심원트랙이있고각각의트랙은섹터로나눠짐 - 자기드럼장치 (Magnetic Drum) : 알루미늄합금체원통형표면에자성자료를바른기억장치로트랙들은각각자신의헤드를가지고있음 - 자기카드장치 (Magnetic Card) : 용량이큰기억장치로테이프의주행장치와제어회로로구성되고순차적으로만자료를읽고쓸수있는기억장치임 [ 자기디스크, 자기드럼 ] 개인용컴퓨터보조기억장치 * 플로피디스크 : 보통 Diskette 이라함 * 하드디스크 : 가장많이쓰이고있으며가격대비성능이매우우수함 [ 디스켓하드디스크 ] [CD-ROM, CD-RW] - 7 -
* CD-ROM : 멀티미디어시대의필수적저장매체로서용량 / 가격비율이가장저렴함, 읽을수만있으며 1, 2, 4 배속 등의속도로발전함 [1 배속은 150 Kbyte/sec & 200~530RPM] * CD-RW : 기존의읽기전용기능에다쓰기기능까지가능한매체임 * DVD-RAM - 음악파일, 데이터, 멀티미디어소프트웨어, 인터넷다운로드등고용량의파일을저장할수있음 - 최소 10만회이상의재기록이가능하며모든 DVD-RAM에서호환가능함 - 소음과변형이적어뛰어난안정성을갖고있음 * USB flash drive : - USB 포트에꽂아쓰는플래시메모리를이용한이동이편리한저장장치임 - 크기가작아휴대하기도매우간편함 - 보안용암호장치가있어자료를안전하게보관할수있음 최근의기억장치와보조기억장치동향 * 낸드플래시메모리 (Nand Flash Memory) - 전기적으로데이터를지우고다시기록할수있는비휘발성컴퓨터기억장치로서현재가장많이사용되는메모리종류임주로휴대용정보통신기기의메모리로사용됨 - 삼성전자와하이닉스가세계시장을주도. 3 차원수직구조낸드플래시메모리 - 8 -
* SSD(Solid State Drive) - 하드디스크드라이브 (HDD) 를대체할차세대저장매체 - HDD 보다가볍고데이터처리속도가빠르며낮은전력소모와안정성이장점임 SSD 학습내용 2 : 속도와성능 1. 컴퓨터의처리속도 - 대표적인 CPU 의속도지표는 Hz 와 IPC(Instruction/Cycle) 임 - Hz 는사이클의정도를의미함 - IPC 는사이클당명령어처리의정도를의미함 [ 인텔 Core i3 프로세서, 인텔계열 ] - 9 -
[ 프로세서의변천사 ] 2. 데이터전송방법 - 컴퓨터에서데이터전송은버스를통하여이루어짐 - 데이터버스 : 컴퓨터의각장치간에데이터를전달할때사용하는도로 - 16/32비트는각각 16/32 차선의고속도로로생각할수있음 - ( 예 ) 데이터전송폭이 32비트인 33MHz의 PCI는 - 32비트 => 4BYTE * 33,000,000 = 132,000,000B/sec의속도를가짐 ( 초당최대 132MB전송 ) - 버스의대역폭 (bandwidth) 은버스의전송량을의미. * 버스의종류 - ISA(Industrial System Architecture), - EISA(Enhanced ISA), - Vesa Local Bus, PCI, AGP 등이있음. [BUS] - 10 -
학습정리 1. MAR: 주소해독기에의해해독된실행대상의데이터주소를임시로기억. 대체적으로 MAR 은기억장치내의 정보를호출하기위한주소를기억하는제어용레지스터를의미 2. MBR: 운영체제가어디에, 어떻게위치해있는지식별하여컴퓨터의주기억장치에적재될수있도록하기위한정보로서, 하드디스크나디스켓의첫번째섹터에저장되어있다. 또한하드디스크가포맷될때나누어지는각파티션의위치에관한정보나메모리에적재될운영체제가저장되어있는파티션의부트섹터레코드를읽을수있는프로그램을포함. 또한 MBR은운영체제를메모리에적재시키는일도담당하고있음 3. 주기억장치는중앙처리장치와보조기억장치사이에서서로의속도차이를중간에서보조해주는역할을하고있는 장치를의미함 주기억장치의휘발성에따라서 ROM 과 RAM 으로분리되며, RAM 은속도에따라서 DRAM, SRAM, VRAM 등이있음 4. ROM과 RAM의차이는휘발성에따라구분이되며 ROM은전기가없이도저장한값이지워지지않으며 RAM은전기가꾸준하게제공해야만기억한자료를보존할수있음. ROM: 데이터를읽을수만있고, 그값을변경할수는없는것이일반적. 보통롬은컴퓨터의부팅이나재설정하기위한프로그램을저장하고있음 RAM: 중앙처리장치에데이터가빠르게전달되기위해운영체제, 응용프로그램그리고현재사용중인데이터를유지하고있는장소로, 램은오직컴퓨터가작동하는동안에만유지되며전원이꺼지면램에있는데이터는지워짐 - 11 -