컴퓨터 구조 10주차

기억장치 액세스 : CPU가 어떤 정보를 기억장치에 쓰거나 읽어오는 동작

유형

- 순차적 액세스 : 처음부터 순서대로

- 직접 액세스 : 근처로 직접 이동 후 순차적 검색으로 최종 도달

- 임의 액세스 : 주소에 의해 직접 기억 장소를 찾아 액세스 (어떤 기억 장소든 액세스 시간 동일)

- 연관 액세스 : 특정 비트들을 비교하여 일치하는 내용 액세스

 

기억장치 시스템 설계에 있어 고려할 주요 특성

1. 용량

2. 액세스 속도

- 전송 단위 : CPU가 한 번의 기억장치 액세스로 읽거나 쓸 수 있는 비트 수

-> 주기억장치 : 단어(word) 단위

-> 보조저장장치 : 블록(512바이트) 단위

 

- 주소지정 단위 : 주소가 지정된 각 기억 장소 당 저장되느 데이터 길이

-> 바이트 단위 혹은 단어 단위

 

- 액세스 시간 : 주소와 쓰기/읽기 신호가 도착한 순간부터 데이터 액세스가 완료되는 순간까지의 시간

 

- 데이터 전송률 : 기억장치로부터 초당 액세스 되는 비트(바이트) 수

 

기억장치 유형

- 제조 재료에 따라 

1) 반도체 기억장치

2) 자기-표면 기억장치

- 데이터 저장 설질

1) 휘발성

2) 비휘발성

- 삭제 불가 저장장치

 

계층적 기억장치시스템

- 효과 -> 성능 대 가격비 향상

- 특성

1) 속도가 높아지면 비트당 가격 높아짐

2) 용량이 커지면, 비트당 가격 낮아짐

3) 용량이 커지면 액세스 시간은 길어짐

 

2단계 계층적 기억장치

1단계 - 고속 소용량

2단계 - 저속 대용량

 

지역성의 원리

- 프로세서가 기억장치의 한정된 몇몇 위치들을 집중적으로 액세스하면서 작업 수행

-> 평균 기억장치 액세스 시간 단축

 

기억장치 계층 상위 층으로 갈수록

-> 비트당 가격 증가, 용량 감소, 액세스 시간 감소, cpu에 의한 액세스 빈도 증가

 

기억장치 계측

- 내부 기억장치 : cpu가 직접 액세스 할 수 있는 기억장치

- 외부 기억장치 : cpu가 직접 액세스 할 수 없고, 장치 제어기를 통해서만 액세스할 수 있는 기억장치

 

RAM

제조 기술에 따른 분류

1)DRAM

- 데이터 저장 상태 유지를 위해 주기적인 재충전 필요

- 용량이 큰 주기억장치로 사용

2)SRAM

- 높은 속도가 필요한 캐시 메모리로 사용

 

ROM

- 영구 저장이 가능

- 읽기만 가능, 쓰기 불가능

 

ROM 종류

1) PROM : 사용자가 한 번 쓰는 것이 가능

2) EPROM : 자외선을 이용해 내용 삭제가 가능한 PROM

3) EEPROM : 전기적으로 지울 수 있는 EPROM(데이터 갱신 횟수 제한)

4) 플래시 메모리

- NAND형 : 페이지 단위 읽기/쓰기 가능, 블록 단위 삭제

- EEPROM에 비해 삭제 시간 빠르고 집적 밀도 높음

-> SSD의 구성요소

 

기억장치 모듈 설계

-> 여러 개의 칩들을 병렬로 접속하여 기억장치 모듈 구성

 

캐시메모리 : CPU와 주기억장치 속도 차이로 CPU 대기 시간을 최소화 시키기 위해 사용하는 고속 반도체 기억장치

- SRAM 사용(액세스 속도가 더 빠른)

- 가격 및 제한된 공간 때문에 용량이 적다

 

캐시 기억장치

- 캐시 적중 : CPU가 원하는 데이터가 캐시에 있는 상태

- 캐시 미스 : CPU가 원하는 데이터가 캐시에 없는 상태

-> 이 경우 주기억장치로부터 데이터를 읽어옴

- 적중률 : 캐시에 적중되는 정도(H)

- 캐시의 미스율 : (1-H) 

- 평균 기억장치 액세스 시간(Ta)

-> Ta = H x Tc + (1-H) x Tm

(Tc는 캐시 액세스 시간, Tm은 주기억장치 액세스 시간)