[정보처리기사]기사따기7일차_2과목_전자계산기구조_3_190201

# 최초 등록일 : 2024년 11월 21일 20:40

# 최근 변경일 : 2024년 11월 21일 20:40

# 내용 : 정보처리기사 필기 2과목 공부 후 정리한 내용 올리기

 

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[정보처리기사]기사따기6일차_2과목_전자계산기구조_2_190131

 

이건 많이 언급되는 단어

이건 내가 궁금한거 쳐봐서 나온 결과

 

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4. 명령 수행 및 제어

• 명령어의 수행

명령어 인출 -> 해독 -> 오퍼랜드 인출 -> 실행 -> 인터럽트 조사

• 마이크로 오퍼레이션

CPU에서 발생시키는 하나의 클록 펄스 동안 실행되는 기본 동작, 레지스터와 플래그의 상태 변환을 일으키게 하는 동작

• 메이저 상태 = CPU가 무엇을 하고있는지를 나타내느 상태

인출, 간접, 실행, 인터럽트

• 제어 장치 관련!

(별로 없었음..)

5. 기억 장치

• 기억 장치의 분류

사용 용도에 따른 분류

특서에 따른 분류

• 기억 장치의 기본

Byte, Word

1Kbyte=2^10byte=1024byte

1Mbyte=2^10Kbyte=2^20byte=1,048,576byte

1Gbyte=2^10Mbyte=2^30byte=1,073,741,824byte

1Tbyte=2^10Gbyte=2^40byte=1,099,511,627,776byte

기억장치의 용량은 주소선의 개수와 입출력 데이터 선 개수에 의해서 결정된다.

• 용어

접근시간 (Access Time) = 정보를 기억 장치에 기억시키거나 읽어내는 명령이 있고 난 후부터 실제로 기억 또는 읽기가 시작되는데 소요되는 시간

사이클 시간 (Cycle Time) = 읽기/쓰기 신호를 보내고 나서 다음 읽기/쓰기 신호를 보낼 때까지의 시간

밴드 폭(Bandwidth) = 기억 장치에서 자료를 읽거나 기억시킬 때 기억 장치가 1초 동안에 전달하거나 받아들일 수 있는 비트 수

== 주 기억장치와 중앙 처리 장치 사이의 정보 전달 능력의 한계

• 계층 메모리

목적

레지스터 = CPU에 있는 플립플롭으로 구성된 기억 장치로 연산을 위한 데이터나 연산 결과 또는 제어 데이터를 임시적으로 기억시키는데 사용

캐시 = CPU와 주기억 장치의 속도 차이를 극복하기 위해 CPU의 속도와 비슷한 액세스 속도를 가지고 있는 캐시 기억 장치를 버퍼 개념으로 설치한 것

주기억 장치 = CPU가 직접 사용할 수 있는 기억 장소로 수행 중인 프로그램 미 프록램이 사용할 데이터를 저장하는데 사용

보조 기억 장치 = 나중에 사용할 데이터나 파일을 보관하는 비휘발성 메모리로 용량이 크고 액세스 속도가 느린 기억 장치

• 주 기억 장치 (Main Storage)

CPU가 직접 사용할 수 있는 기억장소로 시스템 프로그램 영역과 사용자 프로그램 영역으로 나누어 사용되는 비교적 빠르고 큰 메모리

특징

기억 장소에 관계없이 접근 시간이 일정

성능은 기억 용량이 크고 사이클 타임이 빠르며, 밴드 폭이 클수록 좋다.

벡-엔디안, 리틀-엔디안 방식(바이트 저장 순서)

용도

프로그램을 저장하는데 사용

프로그램이 사용할 데이터를 저장하는데 사용

프로그램이 사용할 임시 기억 장소로 사용

보조 기억 장치를 위한 버퍼로 사용

• 버퍼 메모리(Buffer Memory)

CPU와 주기억 장치 사이에서 데이터를 주기억 장치에서 읽어내거나, 주기억 장치에 저장하기 위해 임시로 자료를 기억시키는 캐시와 CPU와 입출력 장치 사이의 속도 차이를 줄이기 위해 주기억 장치의 일부를 사용하는 입출력 버퍼(Buffer)

장치 사이의 속도 차이를 극복하기 위해 임시로 자료를 기억하는 공간

한번 버퍼에 기억시킨 데이터는 여러 번 사용가능

버퍼 공간만큼 한 번에 많은 데이터를 이동가능

• 반도체 메모리

RAM = Random Access Memory, 전원 공급이 되지 않으면 기억된 정보가 사라지는 휘발성 메모리

충전 기능을 사용하는 DRAM, 안정적인 SRAM

DRAM = 재충전이 필요한 메모리

SRAM = 재충전이 필요없는 메모리

ROM = Read Only Memory, 비휘발성 메모리로 읽기만 가능하기 때문에 ROM의 내용을 임의로 변경할 수 없음.

PROM = 직접 입력하여 구현할 수 있는 ROM

EPROM = EAPROM, 사용자가 여러 번 지우고 기입할 수 있는 ROM으로, 전기적으로 지우고 다시 쓸 수 있는 ROM

• 자기 코어 메모리(Magnetic Core Memory)

전류 일치 기술에 의해 기억 장소를 선별하는 기억장치, 비휘발성, 파괴성 판독, 오른 나사 법칙

• 보조 기억 장치

데이터나 파일을 보관하는 비휘발성 메모리, 자기 디스크, 자기 테이프, 자기 드럼, DVD, CD-ROM, 플로피 디스켓

자기 디스크 = 직접 저장 장치로 순차 처리와 랜덤 처리를 병행할 수 잇는 기록 매체

접근 시간 = 탐색 시간 + 회전 대기 시간 + 전송 시간

자기 테이프 = 순차적으로 데이터를 기록하고 읽는 방식

백업용으로 많이 사용, SASD

블록

• 캐시 기억 장치

CPU와 주기억 장치의 속도 차이를 극복하기 위해 설치하는 메모리

주기억장치와 CPU사이에 사용되며 가격이 비쌈, 두 속도 차이를 줄이기 위해 사용, 버퍼 기능 수행,

적중도=적중횟수/전체접근횟수

• 연관 기억 장치 = 찾고자 하는 내용 일부를 가지고 원하는 내용을 찾아 그 위치의 내용 모두를 제공하는 원리의 기억 장치로 내용 지정 메모리(CAM)

주소 필요X, 병렬 판독 회로를 내장, 캐쉬 메모리보다 빠름

• 가상 기억 장치

기억 용량을 효과적으로 이용하기 위하여 주기억 장치보다 훨씬 큰 보조 기억 공간을 주기억 장치의 연속된 기억 공간으로 사용하는 방식

주소 공간의 확대가 목적, 보조 공간 정체를 주소 공간으로 보고 명령어를 만드는 방식, 소프트웨어 실현, 직접 접근 장치, 가상 주소를 실제주소로 변환하는 과정 필요

사상  = Mapping = 가상 기억 장치에 있는 내용을 어떤 일정한 단위로 분류하여 이 단위의 내용이 실기억 장치의 어느 위치에 있는지를 알아내는 방법

페이징 = Paging = 가상 기억 장치에 내용을 어떤 일정한 단위로 분류할 때 분류할 때 분류 단위가 똑같은 크기일 때

세그먼트 = Segment = 가상 기억 장치에 내용을 어떤 일정한 단위로 분류할 때 분류 단위가 같지 않은 경우

페이지 폴트 = Page Fault = 주 기억 장치에 없는 페이지가 참조도리 때 생기는 인터럽트

스태깅 = Staging = 가상 기억 체제에서 Page Fault가 발생하면 희생 페이지를 결정해서 보조 기억 장치의 이전 위치에 기억시키고 새로운 페이지를 이전 희생된 페이지가 있던 곳에 위치시키는 과정

스래싱 = Thrashing = 보조 기억 장치의 페이지 접근 횟수가 많아 작업 수행 시간보다 페이징 교체 시간이 많아지는 경우

• 메모리 인터리빙 = Memroy Interleaving

독립된 Modular Memory를 2개 이상 나누어 연결하고 CPU에서 각각 독립된 Modular Memory를 번갈아가면서 연속적으로 액세스가 이루어지도록 구현하는 방법

6. 입력 및 출력

• 입출력 시스템

기억장치와 입출력 장치의 차이점

동작 속도 : 가장 중요한 차이점! 입출력 장치는 기계적인 동작 필요, 전자적인 주기억장치에 비해 속도가 상당히 느림

정보 단위 : 주기억 Word, 입출력 문자(Character)

동작의 자율성 : 입출력은 여러 개를 가지고 있어야 함, 자율적으로 동작할 수 있어야 함.

에러 발생률 : 주기억 장치는 전자회로이므로 거의 에버 없음, 입출력은 전송 과정의 여러 원인으로 인하여 에러 발생률이 높게 나타남.

• 입출력 제어 방식

CPU 제어기에 의한 입출력 방식

DMA 제어기에 의한 입출력 방식

채널 제어기에 의한 입출력 방식

• DMA = Direct Memory Access = CPU의 개입 없이 직접 주기억 장치와 DMA 사이에서 일련의 입출력 동작이 이루어지는 방식

CPU 경유X, 직접 기억 장치와 입출력 장치 사이에서 전송이 이루어짐, 하나의 입출력 명령어에 의해 하나의 볼록 전체가 전송, 사이클 스틸

절차 : 버스 사용 요구 -> 버스 사용 허가 -> 데이터 전송 -> 인터럽트

사이클 스틸 = CPU가 프로그램을 수행하기 위해 계속해서 메이저 사이클을 반복하고 잇는 상태에서 DMA 제어기가 하나의 워드 전송을 위해서 일시적으로 CPU의 사이클을 훔쳐서 사용하는 경우

사이클 스틸과 인터럽트의 차이점

차이점	사이클 스틸	인터럽트
CPU상태보존	X	O
CPU 실행?	쉼	O
	아무 사이클이나 상관없이 훔치는 것이 가능	항상 실행 사이클 이후에만 인터럽트가 인지

• 채널

주기억 장치와 입출력 장치 사이에서 입출력을 제어하는 입출력 전용 프로세서

채널 명령어를 분석하여 직접 주기억 장치에 접근해서 입출력을 수행

CPU와 동시에 동작 가능, 고속으로 입출력 가능한 고속 입출력 제어기

여러 개의 블록 전송 가능

전송시, DMA 이용할수 있음.

입출력 장치의 성질에 따른 채널의 종류

셀럭터 채널 = 고속 전송에 적합

바이트 멀티플렉서 채널 = 저속 입출력 방식

블록 멀티 플렉서 =융통성 있는 운용을 할 수 있는 방식