기억장치

Log·2022년 10월 3일
master degree컴퓨터공학론
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대학원 - 컴퓨터 공학론

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문서 목적

해당 문서는 대학원 과정 중 컴퓨터 공학론에 대해 정리하고자 작성된 문서이다.

기억 장치

비트(Bit)

비트란

  • Binary Digit, 1 또는 0으로 표현되는 수를 의미
  • 두 개의 상태 중 하나를 표시
  • 정보 표현의 최소 단위

한 Bit가 가지는 다양한 의미

  • 숫자 1 / 0
  • Boolean 값
  • 전압이 높다/ 낮다

Bit Pattern

Bit Pattern은 정보의 표현에 사용된다.(숫자, 문자, 영상, 소리 등)

Bool Operation

AND

AND 0 1
0 0 0
1 0 1
#### OR
AND 0 1
0 0 1
1 1 1

XOR

AND 0 1
0 0 1
1 1 0

Gates

주어진 입력과 부울 연산에 대하여 출력을 내주는 장치로 전자 회로로 구성되어 있음
컴퓨터 구성의 가장 기본 단위로 제공

아래 gates 이미지 출처 : 링크

AND

OR

NOT

NAND
NOT(AND)

NOR
NOT(OR)

XOR

Flip-flops

gate로 만들어지는 1 비트 저장 장치로, 휘발성 메모리의 역할을 한다.

  • 저장된 값을 1로 만들어 주는 input line
  • 저장된 값을 0로 만들어 주는 input line
  • 아무런 input이 없을 경우에는 최근에 저장된 값을 유지

https://park-pro-diary.tistory.com/123 여기에 잘 설명되어 있음

16진법(Hexadecimal) 표현

  • 긴 2진법을 간략히 표시
    • 4비트씩 그룹으로 나누어 표시
    • 각 그룹을 하나의 심볼로 표시
  • e.g.
    • 10100011 -> A3
    • 00100111 -> 27

주 기억장치(Main memory): cells

  • Cells : 통상 사용되는 컴퓨터의 주 기억장치의 단위(보통 8bits)
  • Byte : 연결된 8 bits
  • High-order end : Cell의 왼쪽 부분
  • Low-order end : Cell의 오른쪽 부분
  • Least significant bit : cell의 오른쪽 마지막 비트로 가장 의미가 적음

기억장치의 구성

  • 주 기억 장치
    • computer 내부에 있는 수많은 bit들의 저장 장소
    • Byte단위로 분할
    • RAM(Random Access Memory) 이라고도 함
  • 1byte = 8 bit
  • word : 특정 cpu가 한번에 처리하는 byte 수
    • e.g : 32bit CPU : 1 word = 4 byte = 32 bit

주 기억 장치의 주소

  • 주소 : 컴퓨터 주 기억장치의 각각 cell에 주어지는 고유 번호
  • 주소는 처음 cell에 0으로 시작되어 연속적으로 주어진다.
  • cell에는 순서가 존재하여, 다음 cell이라는 표현이 의미를 갖는다
  • Random Access Memory : 어떤 cell도 독립적으로 접근 가능한 저장 장치

기억장치 용량 측정(Measuring memory capacity)

  • 1byte = 8 bit
    • 1byte는 0~255까지 총 256가지 표현 가능
    • 7bit는 128가지로 영문 표현의 최소 개수
    • 1bit는 error check 용 또는 다른 용도(부호)
  • 1 kb = 1024 byte
  • 1 mb = 1024 kb
  • 1 gb = 1024 mb

주소

  • 주기억장치의 각 byte에 접근하기 위해서는 각 byte를 구별할 수 있는 고유의 주소(이름) 필요
  • 각 byte마다 주소를 부여

읽기

  • cpu가 address를 준다.
  • memory가 그 내용을 준다.

쓰기

  • CPU가 address와 byte값을 준다
  • memory가 해당 byte의 값을 바꾼다.

RAM vs ROM

RAM ROM
random access memory read-only memory
휘발성 메모리
전원이 차단되면 RAM에 있던 데이터가 사라짐
비휘발성 메모리
전원이 차단되어도 데이터를 계속 갖고 있음
ROM보다 빠름 RAM보다 느림

대용량 저장 장치

  • 컴퓨터가 꺼져도 data가 남음
  • 일반적으로 주 기억장치보다 훨씬 큼
  • 보통 회전하는 disk로 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM등이 있다.

대용량 기억장치

  • 주기억장치: 빠르지만(nano) 비싸고, 휘발성
  • 보조기억장치 : 비휘발성이며 싸지만, 느림(milli)

Disk 저장장치

  • 대용량 기억장치: disk, compack disk, cd
  • Disk
    • track : 동심원 모양
    • cylinder : set of tracks
    • sector : 512 ~ 1024 byte 단위로 분할
    • Performance measure
      • Seek time : head를 데이터가 저장된 track 위치로 이동시키는데 소요된 시간
      • Rotation delay or Latency time : head를 데이터가 저장된 트랙으로 이동시킨 순간 부터 원하는 섹터에 헤드가 다다를 때까지 걸린 시간
      • Transfer rate : head가 찾은 데이터를 실제로 디스크로부터 사용자의 버퍼로 보내지는데 소요된 시간
    • Access time: seek time + rotation delay
  • formatting
    • track/sector는 disk의 물리적인 성질이 아님
    • head로 marking해서 track/sector 표시
    • 그 과정을 formatting이라고 함
  • diskette(플로피 디스크)
    • 1장짜리 disk, 얇게 만든다. 휴대성 강조
    • 300rpm
  • high-capacity disk system(하드디스크)
    • 여러장의 hard한 disk. 대용량
    • 고속회전(3000-4000rpm)

Compact Disk

  • 반사체(reflective material)위에 laser로 정보를 새긴 disk(diameter:12cm)
    • 특징 : track이 나선형으로 오직 하나, 2kb sector
    • 회전 속도가 가변 : 200-530rpm
    • 용량은 보통 650MB, 700MB
  • 종류로는 아래와 같음
    • CD-DA
    • CD-RO
    • DVD

TAPE 저장 장치

  • segments : marked by formmatting
  • Tracks : parallel
  • 대용량 저장에 가장 싼 가격이라는 장점
  • 특정한 위치를 찾으려면 시간이 걸린다는 단점(sequantial access)
  • 대부분 back-up용

USB

  • 컴퓨터와 주변 기기를 연결하는데 쓰이는 입출력 표준의 하나
  • 읽기 속도가 빠르며 하드디스크보다 충격에 강하다는 장점
  • 블록 단위 쓰기 읽기 가능, 덮어쓰거나 지우려면 모든 블록을 지워야 하며 수명이 짧다는 단점

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열심히 정리하는 습관 기르기..

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