[혼공컴운] 3주차_메모라와 캐시메모리/ 보조기억장치/ 입출력장치

목차

3주차 범위

Chapter 06: 메모리와 캐시메모리
Chapter 07: 보조기억장치
Chapter 08: 입출력장치

 

벌써 책기준으로는 진도를 반정도 나갔네요

남은주차도 화이팅

---

학습 내용 정리

Chapter 06: 메모리와 캐시메모리

 

RAM 의 특징

- 휘발성 메모리: 전원을 끄면 저장된 내용이 사라짐

 

반대로 비휘발성 메모리로는 ROM, 하드디스크, SSD 등이 있음

 

RAM 종류

DRAM: Dynamic RAM

• 저장된 데이터가 동적으로 변하는 RAM
• 데이터의 소멸을 막기 위해 일정주기로 데이터를 재활성화
• 소비 전력 낮음, 집적도가 높음 -> 대용량으로 설계 용이

 

SRAM: Static RAM

• 시간이 지나도 저장된 데이터가 사라지지 않음
• 집적도 낮음, 소비 전력 높음

	DRAM	SRAM
재충전	필요	필요 X
속도	상대적으로 느림	빠름
가격	저렴함	비쌈
집적도	높음	낮음
소비전력	낮음	높음
용도	주기억장치	캐시 메모리

 

SDRAM: 클럭신호와 동기화된 DRAM

DDR SDRAM: 대역폭을 넓혀 속도가 빠른 SDRAM

 

물리 주소: 하드웨어가 사용하는 주소

논리 주소: CPU와 프로그램이 사용하는 주소

 

논리 - 물리 주소 간 변환:

• MMU(메모리관리 장치) 에 의해 수행
• 논리 주소 + 베이스 레지스터 값을 더하여 물리 주소로 변환

 

배이스 레지스터: 프로그램의 첫 물리 주소를 저장한 레지스터

 

한계 레지스터

• 프로그램의 논리 주소 범위를 벗어나는 명령어 실행을 방지, 다른 프로그램에 영향을 받지 않도록 보호
• 논리 주소의 최대 크기를 저장 후 접근 하고자 하는 논리 주소가 한계 주소보다 작은 지 검사

논리 주소 -> 물리 주소 변환 과정

한계레지스터 논리주소 비교는 >= 인지 > 인지 모르겠네요...

 

저장 장치 계층 구조: CPU가 메모리에 빠르게 접근 할 수 있도록 분류

 

상단에서 부터 레지스터 -> 캐시 메모리 -> 메모리 -> 보조기억장치 

구조도의 상단에 있을수록 속도가 빠르고 용량이 작음

 

캐시 메모리: CPU의 연산 속도와 메모리 접근 속도의 차이를 줄임

캐시 적중률: 캐시가 히트 되는 비율

 

캐시 적중률 공식

캐시 히트 횟수 / (캐시 히트 횟수 + 캐시 미스 횟수)

 

---

Chapter 07: 보조기억장치

 

하드 디스크 구성 요소

플래터: 하드디스크에서 실제로 데이터가 저장

스핀들: 플래터를 회전시키는 요소

헤드: 플래터를 대상으로 데이터를 읽고 쓰는 요소

 

플래터의 구성 요소

트랙: 플래터를 동심원으로 나누었을 때 하나의 

섹터: 하드 디스크의 가장 작은 전송 단위

실린더: 같은 트랙이 위치한 곳을 연결한 논리적 단위

 

하드 디스크가 데이터 접근 시간

• 탐색 시간: 데이터가 저장된 트랙까지 헤드 이동 시키는 시간
• 회전 지연: 헤드가 있는 곳으로 플래터를 회전 시키는 시간
• 전송 시간: 하드 디스크와 컴퓨터 간의 데이터를 전송 하는 시간

플래시 메모리의 종류

• SLC: 한 셀로 2개의 정보 표현
• MLC: 한 셀로 4개의 정보 표현
• TLC: 한 셀로 8개의 정보 표현

구분	SLC	MLC	TLC
셀당 bit	1	2	3
수명	길다	보통	짧다
읽기/쓰기 속도	빠르다	보통	느리다

 

참조

https://news.skhynix.co.kr/post/data-in-nand-flash-memory

[궁금한 반도체 WHY] 낸드플래시 메모리의 데이터 저장방식, 어떻게 다를까? SLC/MLC/TLC/QLC

 

RAID: 여러개의 물리적 보조기억장치를 하나의 논리적 보조기억장치로 사용 하는 기술

RAID 의 종류 (하단 심화과제 참조)

종류	설명
레벨 0	스트라이핑 (하나의 데이터를 여러 디스크에 분산 저장)
레벨 1	디스크 미러링 (데이터를 다른 디스크에 복사하여 복사본 유지)
레벨 2	해밍코드 등을 이용하여 에러 검출 능력 없는 드라이브에 오류청정 능력 제공
레벨 3	비트 단위로 데이터 저장, 한 드라이브에는 패리티 정보 저장
레벨 4	블록 단위로 데이터 저장, 한 드라이브에는 패리티 정보 저장
레벨 5	패리티 정보를 모든 드라이브에 분산 기록

---

 

Chapter 08: 입출력장치

 

장치 컨트롤러의 구조

• 데이터 레지스터
• 상태 레지스터 
• 제어 레지스터

 

입출력 방법

• 프로그래 입출력
• 인터럽트 기반 입출력
• DMA 입출력: CPU를 거치지 않고도 입출력장치, 메모리가 상호 작용

 

입출력 방법 종류

• 메모리 맵 입출력: 메모리 주소 공간과 입출력 주소 공간을 하나로 간주
• 고립형 입출력: 메모리 주소 공간과 입출력장치 주소 공간을 분리

 

사이클 스틸링: DMA의 시스템버스 이용

---

과제

기본 과제 : p.185 3번 문제
                 p.205 1번 문제

 

p.185 3 .설명에 맞는 보기를 고르시오

SRAM, DRAM

 

• 주로 캐시 메모리로 사용됨 : (1)
• 주로 주기억장치로 사용됨: (2)
• 대용량화 유리: (3)
• 집적도 낮음: (4)

답:

(1): SRAM

(2): DRAM

(3): DRAM

(4) SRAM 

 

p.205 1 .저장장치 계층 구조도를 채우시오

답:

레지스터, 캐시 메모리, 메모리, 보조기억장치

 

심화 과제 : RAID 의 정의와 종류

 

RAID: 여러 개의 하드 디스크에 중복 데이터를 나누어 저장해 디스크가 고장나더라도 해당 디스크를 교체하면 원래의 데이터가 복원되는 신뢰성 높은 저장 장치

 

RAID 종류

종류	설명
레벨 0	스트라이핑 (하나의 데이터를 여러 디스크에 분산 저장)
레벨 1	디스크 미러링 (데이터를 다른 디스크에 복사하여 복사본 유지)
레벨 2	해밍코드 등을 이용하여 에러 검출 능력 없는 드라이브에 오류청정 능력 제공
레벨 3	비트 단위로 데이터 저장, 한 드라이브에는 패리티 정보 저장
레벨 4	블록 단위로 데이터 저장, 한 드라이브에는 패리티 정보 저장
레벨 5	패리티 정보를 모든 드라이브에 분산 기록

 

출처: 정보통신기술용어해설

http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?nav=2&no=863&sh=RAID

RAID