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Computer Science/Computer Structure16

16 Input & Output process 다양한 형태의 입출력 방식들은 프로그램이 데이터를 주고 받는 방식에 대한 다양한 접근을 제공합니다. 1) 프로그램 입출력 이는 가장 기본적인 입출력 방식으로, 프로그램이 직접 입출력 작업을 수행하는 방식입니다. 프로그램이 데이터를 읽거나 쓸 때, 입출력 명령을 통해 제어를 직접 수행합니다. 이 방식은 단순하고 직관적이지만, 입출력 작업이 진행되는 동안 CPU가 다른 작업을 수행할 수 없다는 단점이 있습니다. 메모리에 저장된 정보를 하드디스크로 백업(=저장 or 쓰기)한다고 해봅시다. CPU는 하드 디스크 컨트롤러의 제어 레지스터에 '쓰기 명령' 전달 하드 디스크 컨트롤러는 하드 디스크의 상태를 확인한 다음 상태 레지스터에 '준비 완료' 표시 하드 디스크가 준비되었다면 데이터 레지스터에 백업할 메모리의 정.. 2024. 1. 6.

15 Device Controller & Device Driver (장치 컨트롤러 & 장치 드라이버) 입출력장치는 컴퓨터 입장에서 상당히 까다로운 장치들입니다. 왜냐하면 전 세계적으로 다양한 종류가 만들어지기 때문에 연결의 어려움이 있기 때문이죠. 또 한, 컴퓨터의 CPU는 상당히 빠른 속도를 자랑하는데 입출력 장치들은 속도가 느리기 때문에 통신이 쉽지 않는 점도 있습니다. 이러한 불편한 점들을 해결하기 위해 장치 컨트롤러와 장치 드라이버는 컴퓨터 시스템에서 하드웨어와 소프트웨어 간의 통신을 조정하는 역할을 합니다. 장치 컨트롤러 (Device Controller) 장치 컨트롤러는 특정 하드웨어 디바이스를 관리하고 제어하는 하드웨어 컴포넌트입니다. 각각의 장치(예: 디스크 드라이브, 프린터, 그래픽 카드)는 자체의 장치 컨트롤러를 가집니다. CPU와 입출력장치들 간의 통신중개 오류 검출 데이터 버퍼링 (.. 2024. 1. 5.

14 RAID RAID는 "Redundant Array of Independent Disks"의 약자로, 여러 개의 독립적인 디스크 드라이브를 묶어 하나의 논리적인 저장 장치로 만드는 기술입니다. 이는 데이터의 안정성, 성능 향상, 또는 둘 다를 목적으로 사용될 수 있습니다. 다양한 RAID 레벨이 있으며, 각 레벨은 다른 방식으로 데이터를 분산하고 관리합니다. RAID 0 (Striping) 데이터를 여러 디스크에 나누어 저장합니다. 이는 성능 향상을 가져옵니다. (=빠른 입출력) 어느 하나의 디스크라도 손실되면 전체 데이터가 손실됩니다. 안정성이 낮습니다. RAID 1 (Mirroring) 데이터를 두 개 이상의 디스크에 복제하여 저장합니다. 데이터의 안정성을 높이는데 중점을 둡니다. 모든 데이터가 복제되므로 디스.. 2024. 1. 5.

13 Hard disk & Flash memory (보조기억장치) 하드 디스크(하드 드라이브 또는 HDD)는 컴퓨터 시스템에서 데이터를 저장하는 주요 저장 장치 중 하나입니다. 이는 전기적인 기계적인 시스템으로 이루어져 있으며, 데이터를 비휘발성으로 저장합니다. 즉, 전원이 꺼져도 데이터는 보존됩니다. 하드디스크의 구성 플래터(Platter): 하드 디스크에는 하나 이상의 원형 디스크가 있습니다. 각 디스크는 매우 얇게 만들어진 금속 또는 유리 재질의 플래터입니다. 플래터의 표면에는 자기적으로 기록된 데이터가 저장됩니다. 헤드(Head): 각 플래터 위에는 읽기/쓰기 작업을 수행하는 헤드가 있습니다. 헤드는 실제로 플래터의 표면에 접촉하지 않고 약간의 간격을 유지하면서 데이터를 읽거나 쓸 수 있도록 설계되어 있습니다. 암(Arm): 헤드는 암에 부착되어 있습니다. 암은.. 2024. 1. 5.

12 Cache Memory (캐시 메모리) 캐시 메모리는 컴퓨터 시스템의 성능을 향상시키기 위해 사용되는 중요한 요소 중 하나입니다. 주로 프로세서와 주 기억장치(주 메모리) 간의 속도 차이를 극복하기 위한 목적으로 사용됩니다. 캐시 메모리는 주로 빠른 속도로 접근할 수 있는 작은 용량의 메모리입니다. 이를 통해 프로세서가 더 빠르게 데이터에 접근할 수 있어 전반적인 시스템 성능이 향상됩니다. 캐시 메모리의 종류 레벨 1 캐시(L1 Cache): 프로세서에 내장된 가장 빠른 캐시로, 소량의 데이터와 명령어를 저장합니다. 레벨 2 캐시(L2 Cache): L1 캐시보다 크고 느리지만 여전히 빠른 캐시로, 여러 코어가 공유하는 경우가 많습니다. 레벨 3 캐시(L3 Cache): 더 크고 느린 캐시로, 여러 코어 사이에서 공유됩니다. L3 캐시메모리는.. 2023. 12. 31.

11 RAM RAM은 "Random Access Memory"의 약자로, 컴퓨터 시스템에서 사용되는 주 기억장치입니다. 여러 목적으로 사용되며, 컴퓨터가 실행 중인 프로그램 및 데이터를 일시적으로 저장하는 데 주로 활용됩니다. RAM과 Memory가 같은 단어로 많이 쓰이는데 보통 Memory하면 RAM이라는 용어를 지칭한다고 보면 됩니다. 다만, 깊게 들어가면 다양한 Memory 종류가 있습니다. 다른 주요 기억 장치인 하드 디스크 드라이브 (HDD)나 솔리드 스테이트 드라이브 (SSD)와는 달리, RAM은 휘발성 기억 장치로 전원이 꺼지면 저장된 데이터가 손실됩니다. 역할과 기능 임시 저장소: RAM은 현재 실행 중인 운영 체제, 애플리케이션 및 프로세스에서 필요한 데이터를 저장합니다. 데이터 교환: CPU가 더.. 2023. 12. 30.

10 명령어 집합 구조 (Feat. CISC & RISC) 컴퓨터 아키텍처는 프로세서가 이해하고 실행할 수 있는 명령어 집합을 정의합니다. 다양한 아키텍처가 존재하지만, 여기서는 주로 사용되는 두 가지 아키텍처에 대해 설명하겠습니다. 인텔 CPU (x86 아키텍처) 인텔과 AMD의 x86 아키텍처는 주로 개인 컴퓨터 및 서버에서 사용됩니다. x86 명령어 집합은 인텔과 AMD 프로세서가 이해하고 실행할 수 있는 명령어를 정의합니다. 대표적인 x86 명령어 세트로는 IA-32(32비트)와 x86-64(64비트)가 있습니다. 많은 소프트웨어 및 운영 체제가 x86 아키텍처를 지원하고 있습니다. x86 아키텍처 코드 ARM 아키텍처 ARM 아키텍처는 주로 모바일 기기 및 임베디드 시스템에서 사용됩니다. 또한 최근에는 일부 노트북 및 서버에서도 사용되고 있습니다. AR.. 2023. 12. 29.

9 명령어 병렬 처리 기법 명령어 파이프라인은 여러 명령어를 조합하여 데이터를 처리하는 방식을 말합니다. 이는 리눅스/유닉스 운영 체제에서 흔히 사용되며, 각 명령어는 특정 작업을 수행하고, 결과를 다음 명령어로 전달합니다. 이러한 처리과정은 다음과 같습니다. 명령어 파이프라인을 구축했을 때의 이점 모듈화와 재사용성: 명령어 파이프라인은 각 명령어가 특정 작업을 담당하므로 모듈화가 용이합니다. 각각의 명령어는 독립적으로 개발, 테스트 및 유지보수할 수 있고, 필요한 경우 재사용이 가능합니다. 간편한 작업 흐름 구성: 파이프라인을 사용하면 간단한 명령어를 연결하여 복잡한 작업을 수행할 수 있습니다. 이로써 사용자는 하나의 명령어로 여러 작업을 한 번에 처리할 수 있습니다. 빠른 데이터 처리: 명령어 파이프라인은 각 명령어가 데이터를.. 2023. 12. 28.

8 Clock, Core and Thread (클럭, 코어, 스레드) 컴퓨터의 핵심 부품 중 하나인 CPU는 다양한 기술적인 측면에서 그 성능을 결정짓습니다. 이번 글에서는 CPU의 주요 요소인 클럭과 코어 그리고 스레드에 대해 알아보겠습니다. 1. 클럭 (Clock) 컴퓨터 모든 부품을 일사불란하게 움직일 수 있게 하는 시간 단위입니다. 클럭 속도는 헤르츠(Hz) 단위로 측정하며 1Hz는 1초에 클럭이 한 번 반복될 때의 측정 단위입니다. 즉, 클럭이 1초에 100번 반복하면 100Hz가 됩니다. 요즘 나오는 컴퓨터는 상당히 빠르기 때문에 측정 단위로 기가 헤르츠 GHz가 주로 사용되고 있습니다. 클럭 속도가 높을수록 CPU는 빠르게 작동할 수 있습니다. 이는 작업을 더 빠르게 처리할 수 있게 되어 전반적인 시스템 성능에 영향을 미칩니다. 하지만 그렇다고 클럭 속도를 높.. 2023. 12. 26.

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