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컴퓨터 시스템 자원(Hardware, HW)
- 프로세서(Processor) : CPU, GPU, 응용 전용 처리장치 등
- 메모리(Memory) : 주기억장치, 보조 기억장치 등
- 주변장치 : 키보드, 마우스, 모니터, 프린터, 네트워크 모뎀 등
1. 프로세서(Processor)
1) 구성
- 레지스터(Register)
- 연산장치
- 제어장치
2) 동작
- 연산 수행
- 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어
레지스터(Register)
<분류>
- 용도에 따른 분류
- 전용 레지스터
- 범용 레지스터
- 사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류
- 사용자 가시 레지스터
- 데이터 레지스터(DR, Data Register)
- 주소 레지스터(AR, Address Register)
- 사용자 불가시 레지스터
- 프로그램 카운터(PC, Program Counter) : 다음에 실행할 명령어의 주소를 보관하는 레지스터
- 명령어 레지스터(IR, Instruction Register) : 현재 실행하는 명령어를 보관하는 레지스터
- 누산기(ACC, Accumulator) : 데이터를 일시적으로 저장하는 레지스터
- 메모리 주소 레지스터(MAR, Memory Address Register) : 프로세서가 참조하련느 데이터의 주소를 명시, 메모리에 접근하는 버퍼 레지스터
- 메모리 버퍼 레지스터(MBR, Memory Buffer Register = MDR, Memory Data Register) : 프로세서가 메모리에서 읽거나 저장할 데이터 자체를 보관하는 버퍼 레지스터
- 사용자 가시 레지스터
- 저장하는 정보의 종류에 따른 분류
- 데이터 레지스터
- 주소 레지스터
- 상태 레지스터
2. 메모리(Memory)
1) 종류
- 레지스터
- 캐시(Cache)
- 주 기억장치(Main Memory)
- 보조기억장치
캐시(Cache)
- 프로세서 내부에 있는 메모리(L1, L2 캐시 등)
- 속도가 빠르고, 가격 비쌈
- 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소
<캐시의 동작>
- 일반적으로 하드웨어적으로 관리 됨
- 캐시 히트(Cache Hit) : 필요한 데이터 블록이 캐시 존재
- 캐시 미스(Cache Miss) : 필요한 데이터 블록이 없는 경우
주 기억장치(Main Memory)
- 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터를 저장
- DRAM 주로 사용
- 용량이 크고, 가격 저렴
- 디스크 입출력 병목현상(I/O bottleneck) 해소
보조 기억장치(Auxiliary Memory / Secondary Memory / Storage
- 프로그램과 데이터 저장
- 용량이 크고, 가격 저렴
- 프로세서가 직접 접근할 수 없음
- 주기억장치를 거쳐서 접근
- 가상 메모리(Virtual Memory) 사용; 주기억장치 < 프로그램/데이터
2) 지역성(Locality)
- 공간적 지역성(Spatial Locality) : 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
- 캐시 라인 혹은 캐인 블럭을 가져오는 캐시의 특징 덕분!
- 순차적 프로그램 등
- 시간적 지역성(Temporal Locality) : 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성
- for문과 같은 순환
===> 캐시 적중률(Cache Hit Ratio)과 밀접
3. 주변장치
: 프로세서와 메모리를 제외한 하드웨어 입력/출력/저장장치
- 입력장치
- 출력장치
- 저장장치
시스템 버스(System Bus)
: 하드웨어들의 데이터 및 신호를 주고 받는 물리적 통로
1) 종류
- 데이터 버스
- 주소 버스
- 제어 버스
2) 동작
운영체제와 컴퓨터 시스템의 관계
1. 운영체제와 프로세서의 관계
- 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리
- 프로세스(Process) 생성 및 관리
- 프로그램의 프로세서 사용 제어
- 프로그램의 프로세서 사용 시관 관리
- 복수 프로그램간 사용 시간 조율 등
2. 운영체제와 메모리의 관계
- 메모리 할당 및 관리
- 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
- 할당된 메모리 관리
- 가상 메모리 관리
- 가상 메모리 생성 및 관리
- 논리주소->물리주소 변환
3. 운영체제와 주변장치의 관계
- 장치 드라이버 관리
- 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공
- 인터럽트 처리
- 주변 장치의 요청 처리
- 파일 및 디스크 관리
- 파일 생성 및 삭제
- 디스크 공간 관리
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