정보처리기사 필기 무료강의 제2과목[CA-08강] 주기억장치와 보조기억장치

[CA-08강] 주기억장치와 보조기억장치

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학습내용
☞ 기억장치의 종류 중 주기억장치와 보조기억장치
학습목표
☞ 주 기억장치의 종류와 용도를 이해 할 수 있다
 보조 기억장치의 종류와 용도를 파악 할 수 있다
학습내용
1. 컴퓨터의 구성

 

 

2. 기억장치의 분류

 

 

3. 기억장치 계층 구조

 

 

4. 기억장치의 특성을 결정하는 요소
접근시간(Access time) =탐색시간(Seek time) + 대기시간(Latency Time) + 전송시간(Transmission Time)
접근시간이 빠른 순서
- Associative(연관) memory > Cache memory > main memory > magnetic disk
사이클 시간(Cycle time) Cycle Time >= Access Time
기억장치에 접근을 위하여 판독신호를 내고 나서 다음 판독신호를 낼 수 있을 때까지의 시간

 

Bandwidth(대역폭, 전송률)
기억장치의 자료 처리 속도를 나타내는 단위로, 기억 장치를 연속적으로 액세스 할 때 초당 처리할 수 있는 비트 수를 말함
계속적으로 기억장치에서 데이터를 읽거나 기억시킬 때 1초 동안에 사용되는 비트수
메모리 워드의 길이가 작을 수록 대역폭이 좋음
전송단위 :
Baud(보)
=

bps(1초당 전송 가능한 비트수)
5. 기억장치의 구분
내용 보존 여부 파괴성 메모리(Destructive Memory) - 비 파괴성 메모리
전원 단절시 내용 소멸 여부
- 휘발성 메모리(Volatile Memory) - 비 휘발성 메모리
접근 방식
- 순차 접근 저장 매체(SASD, Sequential Access Storage Device) - 직접 접근 저장 매체(DASD, Direct Access Storage Device)
재충전 여부
- 정적 메모리(SRAM) - 동적 메모리(DRAM)
기억보호(Memory Protection)
메모리의 각 블록에 허락할 수 있는 접근 형태를 지정하는 보호 비트를 둠으로써 이루어 짐
6. 주기억 장치
주기억장치의 개요 : - CPU가 직접 접근하여 처리할 수 있는 기억장치, 현재 수행되는 프로그램과 데이터를 저장
주기억장치의 성능을 좌우하는 요소
- 기억용량, 기억 사이클 타임, 기억엑세스 폭
주기억장치의 밴드 폭(Bandwidth)
하드웨어의 특성상 주기억장치가 제공할 수 있는 정보 전달능력의 한계
ROM(Read Only Memory)
비휘발성 메모리
마이크로프로그램을 저장하는 제어 메모리는 주로 ROM 메모리를 사용
실제 주기억장치 보단, 기본 입출력 시스템(BIOS)와 자가 진단 프로그램(POST) 같이 변경 가능성이 없는 시스템 소
프트웨어를 기억시키는데 사용
Mask Rom
PROM
EPROM
EEPROM

 

7. 주기억장치의 분류
RAM(Random Access Memory) - 실제 주기억장치로 사용이 되며 자유롭게 읽고 쓸 수 있는 기억장치

 

 

8. 반도체 기억소자 구성
RAM/ROM 의 용량 계산법

 

 

워드의 수 = 입력 번지선의 수 = 주소선의 수 = MAR = PC
워드의 크기 = 출력 데이터선의 수 = Data Bus 의 비트 수 = MBR = DR = IR
예>
기억용량이 1Mbyte 일 때 필요한 주소선의 수는?
- 1Mbyte = 2의 20승 이므로 20개의 주소선이 필요
입력번지 선이 8개, 출력 데이터 선이 8개인 ROM의 기억용량은?
- 2의 8승(입력 번지 선)과 8bit(출력 데이터 선)을 곱하면 256*8이므로 256byte가 됨
기억장치의 총 용량이 4096워드이고, 워드 길이가 16bit일 때 프로그램 카운터(PC), 주소 레지스터(AR), 데이터 레지
스터(DR)의 크기?
4,096 × 16 = 2
12 × 16이고, 워드의 수=주소선의 수=(M)AR=PC 이므로 
PC=12, AR=12, 
워드 길이(크기)가 16bit이고, 워드 크기=DR 이므로 
DR=16

 

9. 기억용량 계산 예제
워드의 수 = 입력 번지선의 수 = 주소선의 수 = MAR = PC
워드의 크기 = 출력 데이터선의 수 = Data Bus 의 비트 수 = MBR = DR = IR
예>
메인 메모리의 용량이 1,024K*24Bit 일 때, MAR과 MBR의 길이는 각각 몇 비트?
- MBR=24, MAR=20 1,024K = 2
10 × 2
10(∵K = 2
10 = 1,024) = 2
20
컴퓨터의 메모리 용량이 16K*32bit라 하면 MAR(Memory Address Register) 와 MBR(Memory Buffer Register)은 
각각 몇 비트?
- MAR=14, MBR=32 16K = 16 × 2
10 = 2
4 × 2
10 = 2
14 ∴ MAR = 14
가로 세로 각각 32개로 구성된 core plain을 16장 겹쳐 쌓은 기억장치의 기억 용량은 몇 K워드?
- 코어는 1개의 워드를 구성하는 비트수 만큼 Core Plain을 겹쳐 쌓음 즉, 16장이므로 
 16bit가 1워드임. 가로 세로 각 32개이므로 32*32=1024, 즉 1K임
마이크로 프로그램의 크기가 2048 * 64비트, 마이크로 인스트럭션의 수가 128개일 때 Nano programming 을 위한 
컨트롤 스토어(control store)의 크기는?
- 나노 프로그램을 위한 제어 메모리의 크기는 마이크로 프로그램의 크기 * 명령어의 수
 를 나타낼 수 있는 비트수 이므로 128 = 2
7 = 2,048 × 7 비트의 제어 메모리가 필요
10. 보조기억장치
자기테이프(Magnetic Tape)

 

순차처리(SASD)만 할 수 있는 대용량 저장 매체
블록 팩터(Block Factor)=블록 크기 / (논리)레코드의 개수
하나의 블록 내에 통합되어 있는 논리 레코드의 개수
예> 자기 테이프 Record 크기가 80자로서 블록의 크기가 2400자일 경우 블록 팩터? 2400/80=30
스테이징(Staging)
자기테이프 등과 같은 대용량의 보조 기억장치의 내용을 직접 접근이 가능한 영역으로이동하여 컴퓨터시스템에서 자
료를 접근할 수 있도록 하는 기능
가상기억체제에서 보조기억장치에 저장되어 있는 프로그램을 주기억장치로 옮기는 것처럼, 느린 장치에서 빠른 장치
로 옮겨가는 것

 

자기 드럼(Magnetic Drum) - 자기 디스크에 비해 속도가 빠름
- 순차, 비순차(직접) 처리가 모두 가능한 DASD(Direct Access Storage Device)방식
- 기억용량=드럼 표면의 트랙당 셀 수 * 트랙 수
- 예> 자기드럼 기억장치의 드럼 표면이 트랙당 5000개의 셀로 된 30개의 트랙으로 구분되어 
 있다면 몇 비트의 정보를 기억? 5,000*30=150,000비트
자기 디스크(Magnetic Disk) - 용량이크고 접근속도가 빠름
- 순차, 비순차(직접) 처리가 모두 가능한 DASD(Direct Access Storage Device)방식
- 가상 메모리로 사용할 수 있음
- 자기 디스크 구성요소
 읽고 쓰기 헤드, 디스크, 액세스 암(실린더 : 물리적 구성요소가 아니라 논리적인 의미의 용어)
 Access Time=Seek Time + Rotational Delay Time(Latency time)+Transmission Time - 디스크의 용량=면수*트랙수*섹터수*섹터당 바이트 수
* 등각속도(Constant Angular Velocity)
 디스크 저장 매체에서 디스크 회전 속도를 일정하게 하고 디스크의 회전각에 따라 데이터를 저장하는 방식
 디스크 외/내각이 회전 속도 차이로 데이터의 밀도가 다라 저장공간의 낭비가 생김

 

요점정리
1. 주 기억장치의 종류와 용도를 정리합니다. 2. 보조 기억장치의 종류와 용도를 정리합니다. 다음차시예고
수고하셨습니다. 다음 9주차에서는 “[CA-9강] 특수기억장치와 입출력장치”에 대해서 학습하도록 하겠습니다.