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THEMA 16 마이크로 오퍼레이션

1. 마이크로 오퍼레이션

(1) 메이저 상태

  • 인출 사이클 (fetch cycle)
  • 간접 사이클 (indirect cycle) : 필요한 경우에만 유효주소 계산
  • 실행 사이클 (execute cycle) : 데이터/오퍼랜드 인출
  • 인터럽트 사이클 (interrupt cycle) : 인터럽트 서비스 루틴 시작(실행하러 fetch cycle로 감)

THEMA 17 마이크로 프로세서 분류

1. CISC와 RISC 특징

CISC (Complexed Instruction Set Computer) RISC (Reduced Instruction Set Computer)
소프트웨어 중심 하드웨어 중심
명령 처리에 레지스터만 이용
상대적으로 범용 레지스터가 적다. 상대적으로 범용 레지스터가 많다.
마이크로프로그래밍 제어(마이크로 코드)방식 사용 하드와이어드(고정배선)방식 사용
인텔사의 x86 시리즈에 사용
마이크로 프로그램 제어 하드와이어드 제어
ROM이 사용 ROM이 사용X

THEMA 18 주기억장치

1. 임의 접근 기억장치 (Random Access Memory: RAM)

(1) 동적 RAM (DRAM)

  • 충전기 캐퍼시터에 전하를 저장

(2) 정적 RAM (SRAM)

  • 플립플롭 방식의 기억소자를 가짐
  • 전원 공급이 있는 한 내용 기억
DRAM SRAM
속도 느리다 빠르다
비트당 가격 저렴하다 비싸다
밀도 높다 낮다
전력소모 적다 많다
재충전 필요하다 필요없다
용도 메인메모리 캐시메모리

3. 읽기 전용 기억장치(Read Only Memory: ROM)

(1) mask ROM

  • 내용 변경 불가능

(2) PROM(Programmable ROM)

  • 1회만 새로운 내용으로 변경

(3) EPROM(Erasable PROM)

  • 여러 번 지우고 기록 가능,
  • UV-EPROM - 자외선 이용, 초기 상태로 복원 가능
  • EEPROM(Electrically EPROM) - 전기 신호 이용, 기록과 삭제 가능
플래시 메모리(Flash Memory)
  • 블록 단위 읽기, 쓰기, 지우기 가능한 EEPROM
  • 비휘발성인 ROM의 장점 + 정보 입출력이 자유로운 RAM의 장점
  • NAND 플래시는 대용량화에 유리, 쓰기 지우기 속도 빠름
  • NOR 플래시는 읽기 빠름

4. 주기억장치 용량 표현

2^k * n → PC&MBR: n bit, MAR: k bit

5. Endian

  • 기억장치 각 주소의 저장 크기와 실제 저장할 데이터의 크기가 다를 경우 기억장치에 바이트를 배열하는 방법
  • Little Endian: 하위 바이트를 낮은 주소에 저장
  • Big Endian: 상위 바이트를 낮은 주소에 저장

THEMA 19 캐시 기억장치

1. 쓰기 정책

  • 즉시 쓰기 방식(Write-Through): 캐시와 주기억장치의 일관성 중심
  • 나중 쓰기 방식(Write-Back): 고속 유지 중심

2. 기억 장치

(1) 연관 기억장치(Associative Memory)

  • 기억된 정보의 일부분을 이용하여 원하는 정보에 접근

(2) Memory Interleaving

  • 기억장치 모듈을 여러 개 가진다.
  • 하나의 사이클 타임에 여러 개의 워드를 시분할로 판독
  • 기억장치 접근효율 향상, 메모리 대역폭 확장 → 속도 향상

THEMA 20 RAID (Redundant Array of Inexpensive/Independent Disks)

1. RAID 0

  • Striping, 분산
  • nonredundant, 오류 대응 X → 신뢰성 X

2. RAID 1

  • Mirroring, 중복 저장 → 실시간 오류 해결 가능
  • 쓰기 성능 떨어짐

3. RAID 2

  • 비트 단위
  • 해밍코드 → 자가오류 수정 가능

4. RAID 3

  • 비트 단위
  • 1개의 패리티 디스크

5. RAID 4

  • 블록 단위
  • 1개의 패리티 디스크
    → 패리티 디스크 병목현상 발생 가능

6. RAID 5

  • Round Robin 방식으로 패리티 정보를 모든 디스크에 분산

7. RAID 6

  • 이중 패리티

THEMA 21 입출력 장치

1. 입출력 장치의 주소 지정

(1) 기억장치-사상 방식(Memory-Mapped)

  • 기억장치 주소 영역의 일부분을 입출력장치의 주소 영역으로 할당
  • 같은 읽기 쓰기 신호 사용

(2) 분리형 입출력 방식(Isolated)

  • 입출력장치의 주소 영역을 별도의 공간에 할당
  • 별도의 입출력 명령어 사용

2. 입출력 데이터 전송

(1) 스트로브 신호

  • 비동기 방식
  • 제어라인 1개
  • 수신여부 모름
  • 송신측, 수신측 모두 스트로브 신호 보낼 수 있다.

(2) 핸드셰이킹

  • 비동기 방식
  • 양쪽에 제어신호를 보내주는 별도의 회선을 가짐
  • 수신 확인 가능

3. 입출력 제어 기법

(1) CPU가 직접 제어

(2) DMA(Direct Memory Access) 이용

  • 입출력장치와 주기억장치 사이에 위치
  • Cycle Stealing
  • 대량의 데이터 전송할 때 입터럽트-구동 방식보다 효율적

(3) Channel 이용

  • 입출력장치와 주기억장치 사이에 위치
  • Selector Channel, Byte Multiplexer Channel, Block Multiplexer Channel