[쉽게 배우는 운영체제] 2장 : 컴퓨터의 구조와 성능 향상 (1/2) [OS]

하드웨어의 구성

컴퓨터는 중앙처리장치(CPU), 메인 메모리, 입력장치, 출력장치, 저장장치로 구성된다.

 

필수장치 : 중앙처리장치(CPU), 메인 메모리(RAM)

주변장치 : 입력장치, 출력장치, 저장장치

 

# CPU

명령어를 해석하여 실행하는 장치

 

# 메모리

작업에 필요한 프로그램과 데이터를 저장하는 장소

 

# 입출력 장치

외부의 데이터를 컴퓨터에 입력하는 장치

 

#저장장치

속도가 느리지만 가격이 저렴

 

#메인보드

- 컴퓨터의 다양한 부품은 버스로 연결

- CPU와 메모리 등 다양한 부품을 연결하는 커다란 판

 

 

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폰노이만 구조

폰노이만 구조는 CPU, 메모리, 입출력 장치, 저장장치가 버스로 연결되어 있는 구조를 말한다.

 

※ 폰노이만 구조의 가장 중요한 특징

모든 프로그램은 메모리에 올라와야만 실행할 수 있다.

 

 

하드웨어 사양 관련 용어

● 클록

• CPU 속도와 관련된 단위
• CPU의 작업을 위한 박자(틱, 펄스)를 생성

● 헤르츠

• 박자(클록, 틱)의 발생 속도를 나타내는 단위
• 1초에 클록틱이 몇 번 발생하는지를 나타냄

● 시스템 버스와 CPU 내부 버스

• FSB(전면 버스) : 메모리와 주변장치를 연결하는 버스
• BSB(후면 버스) : CPU 내부 장치를 연결하는 버스

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CPU의 기본 구성

산술 논리 연산장치

• 데이터 덧셈, 뺄셈 등 산술 연산
• AND, OR 같은 논리 연산

제어장치

• CPU에서 작업을 지시하는 부분

레지스터

• CPU 내에 데이터를 임시로 보관하는 곳

 

레지스터의 종류

데이터 레지스터(DR)

• 메모리에서 가져온 데이터를 임시로 보관할 때 사용
• 일반 레지스터 or 범용 레지스터라 부름

주소 레지스터(AR)

• 데이터 또는 명령어가 저장된 메모리의 주소가 저장됨

프로그램 카운터(PC)

• 다음에 실행할 명령어의 주소를 기억

명령어 레지스터(IR)

• 현재 실행 중인 명령어 저장

메모리 주소 레지스터(MAR)

• 메모리를 가져오거나 보낼 때 주소를 지정하기 위해 사용

메모리 버퍼 레지스터(MBR)

• 메모리에서 가져온 데이터나 메모리로 옮겨 갈 데이터를 임시로 저장
• MAR과 항상 함께 사용

 

버스의 종류

버스는 CPU와 메모리, 주변장치 간에 데이터를 주고받을 때 사용한다.

 

# 제어 버스

• 다음에 어떤 작업을 할지 지시하는 제어 신호가 오고 감
• 제어장치와 연결된 버스
• 작업 완료 신호나 오류 발생 신호를 주고받아야 하기 때문에 신호가 양방향으로 오고 감

# 주소 버스

• 메모리의 데이터를 읽거나 쓸 때 어느 위치에서 작업할 것인지 알려줌
• 메모리 주소만 전달하기에 단방향

# 데이터 버스

• 메모리 버퍼 레지스터와 연결
• 데이터가 데이터 버스에 실려 이동
• 데이터 이동이 양방향

*버스의 대역폭

한 번에 전달할 수 있는 데이터의 최대 크기

 

메모리의 종류와 부팅

메모리는 읽거나 쓸 수 있는 램(RAM)과 읽기만 가능한 롬(ROM)으로 구분된다.

램(RAM)은 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리로 나뉜다.

 

# 휘발성 메모리

DRAM(동적 램) : 일정 시간 지나면 데이터가 사라진다(일정 시간마다 다시 재생시켜줘야 한다)

SRAM(정적 램) : 정력이 공급되는 동안에만 데이터를 보관할 수 있다.

*SDRAM : DRAM이 발전된 형태 -> 펄스마다 데이터를 저장하는 동기 DRAM

 

# 비휘발성 메모리

비휘발성 메모리에는 플래시 메모리, FRAM, PRAM 등이 있다.

이 중 플래시 메모리는 전력이 없어도 데이터를 보관하는 저장장치로 많이 사용된다.

 

메모리 보호

메모리 보호를 위해 CPU는 현재 진행 중인 작업의 메모리 시작 주소를 경계 레지스터에 저장 후 작업한다. 또한 현재 진행 중인 작업이 차지하고 있는 메모리의 크기, 즉 마지막 주소까지의 차이를 한계 레지스터에 저장한다.

 

부팅

컴퓨터를 켰을 때 운영체제를 메모리에 올리는 과정을 부팅이라고 한다.

 

 

 

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