[OS] Computer System Overview

컴퓨터 하드웨어 : 프로세서, 메모리, 보조기억장치

프로세서

-CPU, GPU

메모리

- 주 기억장치(RAM), 보조 기억장치(DISK, HDD 등)

주변장치

- 키보드/마우스, 모니터/프린터, 네트워크 모뎀 등

 

중앙처리장치(CPU : Central Processing Unit/ Central Processor) { CPU = 프로세서 }

- 연산 수행

- 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

 

중앙처리장치의 구성요소

- Control Unit

- Register : 프로세서 내부에 있는 메모리 ( 프로세서가 사용할 데이터 저장, 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리)

 # 용도에 따른 분류 : 전용 레지스터, 범용 레지스터

 # 사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류 : 사용자 가시 레지스터, 사용자 불가시 레지스터

 # 저장하는 정보의 종류에 따른 분류 : 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

- ALU : 누산기

 

메모리

데이터를 저장하는 장치 (기억 장치)

메모리의 종류

피라미드의 위로 갈수록 속도는 올라가고 용량은 적어진다.

레지스터, 캐시, 메인 메모리는 프로세서가 직접 데이터에 접근할 수 있지만 하드디스크(보조기억장치)는 데이터를 메인 메모리(주 기억장치)에 옮겨야 실행할 수 있다.

- Main Memory(주기억장치) - RAM, ROM

프로세서가 수행할 프로그램과 데이터를 저장한다. (RAM을 주로 사용)

보조기억장치의 스피드와 CPU의 스피드가 차이가 나기 때문에 CPU와 보조기억장치의 사이에 Main Meory를 넣어 디스크 출입력 병목현상(I/O bottleneck)을 해소한다.

- 캐시(Cache)

프로세서 내부에 있는 메모리 (L1, L2 캐시)

메인 메모리와 마찬가지로 CPU와 메인메모리 사이의 입출력 병목현상을 해소한다.

 # 캐시의 동작

일반적으로 HW적으로 관리된다.

프로세서에서 요구하는 데이터가 캐시에 있다면 캐시 히트로 캐시에서 빠르게 데이터를 가져온다.

하지만 프로세스에서 요구하는 데이터가 캐시의 데이터 블록에 존재하지 않는다면 메인 메모리에서 데이터를 가져온다.

캐시는 공간적 지역성(참조한 주소와 인접한 주소를 참조), 시간적 지역성(한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성)을 가지고 있어서 적은 용량으로도 필요한 데이터를 즉각 활용 가능하다.

 

보조기억장치 - HDD, SSD

프로그램과 데이터를 저장하고, 프로세서가 직접 접근할 수 없다, 용량이 크고 가격이 저렴하다.