02) 컴퓨터 시스템의 구성

▣ 컴퓨터 시스템의 구성

▶ 컴퓨터 시스템연산(Computer-System Operation)

    

   : 공유메모리에 대한 접근을 제공하는 공통버스와 여러개의 장치제어기 그리고 하나 이상의 CPU로 이루어져 있다.

   : 컴퓨터 구동을 위한 프로그램 필요

     - 부트스트랩 프로그램 → 전형적인 펌웨어로 알려져 있으며, ROM이나 EEPROM에 저장/시스템의 모든 사항을 초기화

     - 부트스트랩 프로그램이 실행 후 운영체제의 커널을 메모리에 적재

        → 일부 서비스는 계속 수행되는 시스템 프로세스나 시스템 디먼으로 커널이 수행되는 동안 계속 수행 되어진다.

        → 이벤트 발생시 Interrupt신호 보내진다.

           : HW - 어느 순간이든 시스템 버스를 통해 CPU에 신호를 보낼수 있다.

           : SW - System call를 통해 Interrupt를 발생 시킨다.

        → 인터럽트 발생시 CPU는 하던일을 멈추고 인터럽트를 위한 서비스 루틴으로 실행을 옮긴다.

            (레지스터와 프로그램 카운터(PC)를 저장하여 실행중이 CPU의 상태를 보존)

        → 서비스 루틴은 인터럽트 고유의 핸들러를 호출

        → 인터럽트루틴이 끝나고 기존의 상태로 복위하여 다시 수행한다.

       

      ::입/출력 인터럽트 Time Line

     

       

▶ 저장장치 구조(Storage Structure)

    : CPU는 단순히 명령어를 메모리로 부터 가져오기 때문에 프로그램 수행을 위해서는 프로그램이 메모리에 있어야 한다.

    : 적재, 저장의 명령을 통해 이루어진다.

     [폰 노이만 구조]

     

    → 주 메모리(Random-Access Memory / RAM)

      : CPU가 직접 접근할 수 있는 유일한 저장장치

      : 실행중인 모든 명령과 명령에 의해 사용되는 데이터는 저장장치중 하나에 있어야한다.(데이터가 메모리에 없을시 메모리로 적재)

       [장점]

         : 속도가 빠르다.

       [단점]

         : 모든 필요한 프로그램과 데이터를 영구히 저장하기에는 너무 작다.

         : 전원 공급이 없으면 내용을 잃어버린다(휘발성)

 

   → 보조기억장치(Secondary Storage)

         : 대용량 비휘발성 저장장치로 주메모리를 보조하여 크기를 확장 시킴.

       [장점]

         : 프로그램과 데이터를 모두 저장할 수 있는 키기

         : 전원 공급과 상관없이 내용 유지

       [단점]

         : 모든 필요한 프로그램과 데이터를 영구히 저장하기에는 너무 작다.

         : 전원 공급이 없으면 내용을 잃어버린다(휘발성) 

    : 저장장치는 계층으로 구성-속도, 비용, 휘발성으로 구분

      

      ※ 캐싱

         : 한번 접근한 데이터는 다시 사용할 가능성이 높다

         : 속도가 느린 디스크에 매번 접근하기에는 이점이 없다.

         : 보다 빠른 캐시에 저장 후 이용한다.

▶ 입출력 구조(I/O Operation)

    : 저장장치는 컴퓨터 내의 여러 입출력 장치중 하나이다.

    : 각 장치 제어기를 통해 특정 타입의 장치를 담당하여 제어한다.

    : 각 장치 제어기는 디바이스 드라이버를 가지며, 디바이스 드라이버는 장치제어기를 통해 장치에대한 일관된 인터페이스 제공

   - 직접 메모리 접근(DMA / Direct memory Access)

     : 인터럽트 이용시 적은 양의 데이터 전송에는 문제가 없으나 데이터의 양이 대량으로 전송될 시 많은 오버헤드가 발생.

     : 해당 문제를 해결하기 위하여 DMA를 이용한다.

     : 장치에 대한 버퍼, 포인터, 입출력 카운트를 세팅한 후 CPU개입 없이 메모리로부터 자신의 버퍼장치로 데이터 블록 전체를 전송.

     [장점]

     : DMA덕분에 CPU는 다른 작업을 수행 할 수 있다.

ps. 공부하면서 적은거라 오류가 있을 수도 있습니다. 혹시, 수정할 부분이 있다면 코멘트 부탁드립니다.