#4. 컴퓨터구조 + 운영체제 14강 ~ 16강

1. 명령어 집합(구조): CPU가 이해할 수 있는 명령어들의 모임

• CISC(Complex Instruction Set Computer): 복잡한 명령어 집합을 활용하는 컴퓨터(CPU)
  • x86-64
  • 복잡하고 다양한 명령어 활용
  • 명령어의 형태와 크기가 다양한 가변 길이 명령어를 활용
  • 다양한 주소 지정 방식
  • 상대적으로 적은 수의 명령어로도 프로그램을 실행
  • 여러 클럭에 걸쳐 명령어 수행
  • 단점: 명령어 파이프라이닝이 불리하다.
• RISC(Reduced Instruction Set Computer): 명령어의 종류가 적고, 짧고 규격화된 명령어 사용
  • 단순하고 적은 명령어
  • 고정 길이 명령어
  • 적은 주소 지정 방식
  • 프로그램을 이루는 명령어 수가 많음
  • 1클럭 내외로 명령어 수행
  • 메모리 접근 최소화, 레지스터 십분 활용
  • 명령어 종류가 적기에 더 많은 명령어로 프로그램을 동작

 

2. RAM의 특성과 종류

• RAM: 휘발성 저장 장치
  • DRAM: 저장된 데이터가 동적으로 사라지는 RAM, 데이터 소멸을 막기 위해 주기적으로 재활성화 필요, 일반적으로 메모리로 사용되는 RAM => 상대적으로 소비전력이 낮고 저렴하고 집적도가 높아 대용량 설계 용이 
    • SRAM: 저장된 데이터가 정적인 RAM으로 DRAM보다 일반적으로 더 빠름, 일반적으로 캐시 메모리에서 사용되는 RAM => 상대적으로 소비전력이 높고 가격이 높고 집적도가 낮아 대용량으로 설계할 필요는 없으나 빨라야 하는 장치
    • SDRAM: 특별한 DRAM, 클럭 신호와 동기화된 DRAM
    • DDR SDRAM: 대역폭은 데이터를 주고받는 길의 너비, 최근 가장 대중적으로 사용하는 RAM, 대역폭을 넓혀 속도를 빠르게 만드는 SDRAM
• 보조기억장치: 비휘발성 저장 장치

 

3. 메모리의 주소 공간

물리주소

• 메모리 입장에서 바라본 주소
• 말 그대로 정보가 실제로 저장된 하드웨어상의 주소

논리주소

• CPU와 실행 중인 프로그램 입장에서 바라본 주소
• 실행 중인 프로그램 각각에게 부여된 0번지부터 시작하는 주소
• 프로그램 시작점으로부터 떨어진 거리

물리주소와 논리주소의 변환

• MMU(메모리 관리 장치)라는 하드웨어에 의해 변환
  • CPU의 논리주소를 MMU에서 물리주소로 변환하여 메모리로 전달
  • MMU는 논리 주소와 베이스 레지스터 값을 더하여 논리 주소를 물리 주소로 변환

베이스 레지스터

• 프로그램의 가장 작은 물리 주소를 저장하는 셈

한계 레지스터

• 메모리 보호를 목적
  • cpu는 메모리에 접근하기 전 접근하고자 하는 논리 주소가 한계 레지스터보다 작은지를 항상 검사
  • 실행 중인 프로그램의 독립적인 실행 공간을 확보하고 하나의 프로그램이 다른 프로그램을 침범하지 못하게 보호
• 프로그램의 영역을 침범할 수 있는 명령어의 실행을 막음
• 논리 주소의 최대 크기를 저장