Namhae College Computer Information 2-B 하 철 환.

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1 Namhae College Computer Information 2-B 하 철 환.
3.컴퓨터의 기억 장치. Namhae College Computer Information 2-B 하 철 환.

2 목 차 3.1 기억장치의 개념 3.2 주기억장치 3.3 보조 기억장치 3.4 가상 기억장치 3.5 고속 기억 장치

3 기억 장치의 개념과 계층-1 기억 장치는 컴퓨터가 CPU가 작업을 하기 위해서 일련의 프로그램이나 데이터를 일시적으로 또는 일정 기간 동안 저장하기 위한장치를 통칭.

4 기억 장치의 개념과 계층-2 기억 장치의 계층 캐시 기억 장치 주 기억 장치 보조 기억 장치
기억용량은 작으나 접근시간이 아주 빠른 버퍼 기억장치. CPU가 주기억장치 접근할 때의 속도 차이를 줄임 주 기억 장치 CPU가 빠른 접근 시간을 갖기 위하여 반도체 기억소자가 사용. 반도체 기억소자들은 다른 기억장치에 비해 크기작고 큰기억용량. 단위비트당 가격이 저렴. 보조 기억 장치 대부분의 컴퓨터시스템에서 주기억장치를 지원. 상위계층-직접접근 기억장치 하위계층-순차접근기억장치 비 트 가 격 / 접 근 시 간 기 억 용 량 직접접근 기억장치 (Direct Access Storage Device) 순차접근 기억장치 (Sequential Access Storage Device)

5 기억 장치의 성능 기억장치의 성능에 대한 분류 접근시간:기억장치의 내용을 검색하는 시간, 빠를수록 좋다. 기억용량:필요한 데이터를 저장할 수 있는 크기, 큰 용량이 바람직. 비트가격:단위비트에 대한 가격, 적을수록 유리. 접근방법:기억장치에 있는 정보를 위치마다정해진 주소를 통하여 접근하는 것. 임의접근-순서접근이 있다. 기억장치 워드 주소 지정방법: 0,4,8번을 접근을 하였을 때 0~3,4~7,8~11번지의 내용이 워드단위로 묶어서 데이터를 전송. 바이트주소 지정방법: 한 바이트씩 각각의 주소를 지정하여 데이터를 전송. 바이트 주소 워드 주소 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 임의 접근: 기억 장치내 주소의 순서와 관계없이 무작위로 원하는 위치 접근방식. 순서 접근: 기억장소를 접근하는 시간이 저장되어 있는 위치에 따라 비례하는 방법.

6 기억 장치의 특성 파괴성 기억 장치: 비파괴성 기억 장치: 동적 기억 장치: 정적 기억 장치:
기억장치의 특성 파괴성 기억 장치: 기억 내용을 읽었을 때 기억 내용이 상실되는 것. – 1을 기억하고 있는 경우 그것을 읽어내면 기억내용은 0. 자기 코어-대표적인 파괴성 기억장치 비파괴성 기억 장치: 기억 장치의 기억 내용을 읽은 후에도 저장된 내용에 변화를 주지 않는 것. 동적 기억 장치: 일정한 시간마다 주기적으로 재충전을 시켜야 하는 기억장치 정적 기억 장치: 전원이 공급되는 동안은 기록 명령 없이는 무한히 변화하지 않는 것. 전원공급에 따라 휘발성, 비휘발성 기억장치로 분류. 휘발성 기억장치: 전원 공급이 중단 시 기억된 내용이 소멸-보통 반도체소자에의한 회로, 지연선기억장치등.. 비휘발성 기억장치: 전원공급 중단 시에도 기억된 내용이 변화가 없다.-자기디스크,자기드럼,자기테이프등..

7 주 기억 장치 주기억장치. CPU가 직접 사용할 수 있는 정보를 기억시켜 놓는 기억장치.
주기억장치 내에는 보조 기억장치에서 읽은 정보를 임시로 기억시킬 수 있는 기억 장소가 필요.이를 버퍼라 부른다. 버퍼의 사용용도 수행 중인 프로그램 기억 장소 수행 중인 프로그램이 사용하는 데이터 기억 장소 수행 중인 프로그램이 사용할 임시 기억 장소 보조 기억 장치를 위한 버퍼.

8 RAM과 ROM RAM: 공급되고 있는 전원중단시 기억되어 있는 내용이 삭제되는 휘발성 기억장치
SRAM:대형,중형,소형,개인용 컴퓨터의 주기억 장치용. 플립플롭의 조합으로 구성 DRAM:소형 컴퓨터의 버퍼 기억 장치용, 휴대용 컴퓨터의 절전용 콘덴서에 전하를 충전시켜 정보기억-리프레쉬가 단점. ROM: 제작시 이미 일정한 내용을 저장시키기 때문에 전원중단 되어도 삭제 안되는 비 휘발성 기억장치 마스크ROM:프로그램 저장용, 터미널 및 프린터의 문자기억용. 제작사에서 한번 저장시 수정불가. PROM:소형컴퓨터의 마이크로프로그램 제어용,가정용품 제어용 사용자가 PROM Writer로 많은 전류를 보내 한번만 데이터 저장 가능. EPROM:소프트웨어 개발 및 연구용 사용자가 직접 자외선을 이용하여 기억내용을 지우고 다시 새로운 내용을 기억시킬수 있다. EEPROM:프로그램 및 데이터 교정용 자외선 대신 전기 신호로 그 내용을 지울 수 있다.

9 RAM칩의 구조 16 ⅹ4 < 16 ⅹ 4로 구성된 RAM 칩의 모형 > I1 I2 I3 I4 a1 CS a2 a3
R/W a4 O1 O2 O3 O4 < 16 ⅹ 4로 구성된 RAM 칩의 모형 >

10 주기억장치의 구성 주기억장치의 구성 < 주기억장치의 구성 요소 > 기억 장치 제어 주 소 선 택 회 로 기 억 소
CS R/W 기억 장치 제어 RE WE D0 A0 주 소 선 택 회 로 기 억 소 자 배 열 버 퍼 M A R 8 M B R 출력 자료 주소 10 판독 8 입력 자료 기록 A9 D7 1024 ⅹ 8 주기억장치 < 주기억장치의 구성 요소 >

11 주기억장치의 동작 주기억장치의 동작 데이터를 기억 시키기 위해서 이러한 순서로 함
① MAR에 읽고자 하는 단어의 주소를 옮긴다. ② 읽기/쓰기 제어 신호( R/W ) 단자에 읽기 신호를 가한다. ③ MBR에 나타난 데이터를 읽어 간다. < 데이터를 읽기 위해서 이러한 순서로 함 > 데이터를 기억 시키기 위해서 이러한 순서로 함 ① MAR에 쓰고자 하는 단어의 주소를 옮긴다. ② MBR에 기억시키려는 데이터를 옮긴다. ③ 읽기/쓰기 제어 신호( R/W ) 단자에 쓰기 신호를 가한다.

12 보조 기억 장치 보조기억장치란? 자기 테이프 자기 디스크 플로피 디스크 하드 디스크 광 디스크
시스템의 효율적 사용하기 위해 대량의 정보를 기억시켜놓고 관리하기 위한 장치. 자기 테이프 자기 디스크 플로피 디스크 하드 디스크 광 디스크

13 자기 테이프 자기 테이프 자기 테이프 : 표면에 자성 물질을 엷게 발라서 제작된 것을 릴(Reel)에 감아 놓은 형태이다. 장점  * 기록 밀도가 높고, 기억 용량이 무한정 * 보관 및 운반이 용이, 재사용 가능 * 순차적 처리, 가격이 저렴 단점  * 접근 시간이 길다 * 기억장치에 요구되는 고속성 때문에 접근 시간이 짧은 자기 디스크보다 작업 파일로서는 많이 사용되지 않는다. 4-5m 6-7m 데이터 기록 12-34인치 BOT EOT 800, 1200, 1600, 2400피트 < 자기 테이프의 구성 >

14 7트랙 자기 테이프의 표현 < 7트랙 자기 테이프의 표현 > C B A 8 4 2 1 1 2 3 4 5 6 7 8
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F G H I J K L M N O C B A 8 4 2 1 < 7트랙 자기 테이프의 표현 >

15 9트랙 자기 테이프의 표현 < 9트랙 자기 테이프의 표현 > C 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F G H I J K L M N O C 8 7 6 5 4 3 2 1 < 9트랙 자기 테이프의 표현 >

16 자기테이프의 데이터 기록 형태 < 논리적 레코드와 물리적 레코드 > IRG 학 번 성 명 국 어 영 어 수 학
IBG 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 IBG 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 논리적 레코드 IBG 물리적 레코드 물리적 레코드 < 논리적 레코드와 물리적 레코드 >

17 자기 디스크 자기 디스크 데이터를 직접 또는 임의로 처리할 수 있는 직접 접근 저장 장치(DASD)이다.
업무, 항공 예약 업무, 호텔 업무 등에 쓰임 섹터 ※ 탐구시간(Seek Time) 판독/기록 헤드의 위치를 정하는데 필요한 시간 ※ 탐색 시간(Search Time) 한 트랙 상의 특정한 레코드에 도달 하기까지의 시간 (= 회전 지연 시간 Rotational Delay Time) ※ 디스크 데이터 접근 시간 탐구 시간 + 회전 지연 시간 + 데이터 전송 시간 트랙 000 트랙 001 트랙 199 < 자기 디스크의 구성 >

18 플로피 디스크 플로피 디스크는 1979년 IBM사에서 디스켓(Diskette)이라는 이름으로 발표되어 기존의 입력 매체인 천공 카드의 사용을 감소시키는 결과를 만들었다. 종 류 면 수 트랙수 섹터수 바이트수 기억용량 2D 2 40 9 512 BYTE 360 KB 5.25 2HD 2 80 15 512 BYTE 1.2 MB 2 80 9 512 BYTE 2DD 720 KB 3.5 2HD 2 80 18 512 BYTE 1.44MB < 플로피 디스크의 기억 용량 >

19 -기억용량,동작속도,소비전력,데이터전송방식등에 유의
하드 디스크 -기억용량,동작속도,소비전력,데이터전송방식등에 유의 -동작속도는 ms로 표시 광 디스크 광 디스크 용 도 CD-ROM DBMS, 오디오 디스크, 비디오 디스크 WORM 문서용 파일, 비디오용 파일, 코드 데이터 백업용 메모리 MO DISK 비디오용 파일, 오디오용 파일, 컴퓨터 데이터 파일 < 광 디스크의 종류 >

20 가상 메모리 스왑 파일, 페이지 파일 등 운영체제에 따라 명칭이 다름.
주 기억 장치의 용량부족을 해결함과 동시에 어떠한 요인으로 인해 메인 메모리의 데이터가 변형되거나 소실되어 구동 중인 프로그램이 오류를 일으키는 사태를 방지해 주는 역할. 가상 메모리는 현존하는 보조 기억 장치 중 가장 빠른 하드 디스크 드라이브(HDD)를 사용. 이 HDD 일부 영역에 일정 용량 만큼 가상 메모리를 설정해 놓고 응용 프로그램 구동에 필요한 데이터를 상주시켜 놓는 것. 이 파일을 스왑 파일 혹은 페이지 파일(윈도우XP)이라고 부르며 용량은 대략 메인 메모리의 1.5배.

21 세그먼테이션와 페이징 -시스템처리 문제는 똑같은 크기의 페이지와 세크먼트라는 구분을 사용합니다.
그에따른 기법으로 페이징 기법과 세그멘테이션 기법이 있다. - 페이징 기법은 하나의 작업을 똑같은 크기의 페이지 라는 물리적인 단위로 나누어 CPU의 프레임에 적재시킴. - 세크멘테이션 기법은 하나의 작업을 논리적인 단위로 나누어서 적재시키는 방법. 즉 하나의 프로그램은 프로시져나 서브루틴이나 모듈, 함수들의 단위로 나누거나나, 행렬, 스택등에 이름을 부여하기도 합니다. 그래서 같은 크기의 페이지와는 달리 세그먼트는 그 크기가 전부 다르게 됩니다. 그래서 서로의 인터페이스나 레퍼런스는 세그먼의 고유아이디라고 볼수 있는 세크먼트 번호에 의해 이루어 집니다.

22 고속 기억 장치 ※ 주기억장치의 데이터 접근 시간을 단축할 수 있는 방법
주기억장치의 데이터 접근 시간을 단축할 수 있는 고성능 주기억장치를 사용할 수 있다. 2. 주기억장치의 1사이클 시간에 1개 이상의 데이터 및 명령어를 접근하면 시스템 병목 현상을 줄 일수 있다. 3. 중앙 처리 장치와 주기억장치 사이에 고성능 캐시 기억 장치를 삽입시켜서 데이터 접근 시간을 최소화 할 수도 있다. 4. 기억된 정보 내용의 일부를 이용하여 데이터에 직접 접근함으로써 접근 시간을 감소시킬 수 있다.

23 복수 모듈 기억장치 -독자적으로 데이터를 저장할수 있는 기억장치모듈을 여러 개 가진 기억장치
-주기억장치와 cpu의 속도차의 문제점을 개선 -기억장소의 접근을 보다 빠르게 함 -인터리빙 기법에 의해 기억장치를 구성하는 모듈 수 만큼 단어들에 동시접근 가능.

24 인터리빙 ※ 인터리빙(Interleaving) : 기억 장치의 접근이 각 기억 모듈을 번갈아 가면서 접근하도록 하는 것 M0 cpu M1 주 기 억 장 치 기억장치 스위치 네트워크 모듈 주소 Mn-2 Iop Mn-1 < 인터리빙 기억 장치의 구성 >

25 연관 기억 장치 기억된 내용에 의하여 접근할 수 있는 것으로서 내용 주소식 기억 장치
(context Addressable Memory : cam)라고도 한다. 검색 데이터 레지스터 마스크 레지스터 매 치 지 시 기 매 치 검 사 기 선 택 회 로 M A R 기억 장치 기록 / 판독 MBR < 내용 주소식 기억 장치(CAM)의 구조 >

26 캐시 기억 장치 -컴퓨터 속에 장착해 속도를 빠르게 하는 임시메모리.
CPU의 속도에 의해 컴퓨터의 속도가 결정될 정도로 CPU에 비해 상대적으로 주변기기의 속도가 매우 느린데 이러한 문제점을 해결하기 위하여 주변기기의 속도를 빠르게 하는 대표적인 방법이 캐시메모리이다. - 램캐시(외부캐시), 내부캐시, 디스크캐시 등 여러 종류의 캐시가 있다. -하드디스크의 속도는 램보다 매우 느리다. 매번 프로그램을 실행시킬 때마다 디스크를 읽어야 하므로 속도가 느릴 수밖에 없다. 따라서 램과 디스크 사이에 일정량의 임시메모리를 만들고 처음 프로그램을 실행할 때 램으로 들어오는 내용을 그 임시메모리에도 보관한다. 그런 다음 프로그램을 실행시키면 하드디스크가 아닌 임시메모리에서 읽어오게 되기 때문에 읽어오는 시간이 매우 빨라지게 된다. 이 임시메모리를 캐시메모리라고 한다

27 페이지 교환 알고리즘 ※ 페이지 교환 알고리즘 -중앙처리장치가 원하는 정보가 캐시기억장치에 없을때 ,실패하였을때에는 페이지교환알고리즘을 이용하여 원하는 페이지를 주기억장치에서 캐시기억장치로 옮겨야한다. 1. 임의(Random)교환 방식 교환이 가능한 페이지 중에서 임의의 페이지와 교환하는 것 2. FIFO(first-In-First-Out)방식 제일 먼저 입력된 페이지를 제일 먼저 제거하는 것으로서 캐시의 페이지마다 그 페이지에 기억된 정보가 얼마동안이 캐시에 기억되어 있는가를 나타내는 계수기(Counter)가 필요하다. 3. LFU(Least Frequently Used)방식 사용 빈도가 가장 작은 페이지를 제거하는 것으로서 각 페이지마다 사용 빈도를 나타내는 계수기가 필요하다. 4. LRU(Least Recently Used)방식 최근에 가장 적게 사용한 페이지를 제거하는 것으로서 각 페이지마다 얼마만큼 사용하였는가를 나타내는 계수기가 필요하다.