CPU와 메모리

목차

01. 운영체제의 개요
02. 컴퓨터의 구조와 성능 향상
03. 프로세스와 스레드
04. CPU 스케줄링
05. 프로세스 동기화
06. 교착 상태
07. 물리 메모리 관리
08. 가상 메모리의 기초
09. 가상 메모리 관리
10. 입출력 시스템과 저장장치
11. 파일 시스템
12. 네트워크와 분산 시스템

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CPU와 메모리

 

CPU의 기본 구성

 

• 산술논리 연산장치

CPU에서 데이터를 연산하는 장치가 산술논리 연산장치이다.

• 제어장치

CPU에서 작업을 지시하는 부분이다.

• 레지스터

CPU내에서 데이터를 임시로 보관하는 곳이다.
레지스터의 종류에는 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 프로그램 카운터, 명령어 레지스터, 메모리 주소 레지스터, 메모리 버퍼 레지스터가 있다.

• 버스

버스는 CPU와 메모리, 주변장치간에 데이터를 주고 받을때 사용한다. (혈관같은 느낌?)

• 제어버스

제어장치와 연결된 버스로 CPU가 입출력장치와 메모리에 제어신호를 보내기위해 사용된다. 입출력장치와 메모리에서 작업이 완료되거나 오류가 발생하면 제어 신호를 보내기 때문에 양방향으로 신호가 오고간다.
다음에 어떤 작업을 할지 지시하는 제어 신호가 오고간다.

• 주소버스

메모리의 데이터를 읽거나 쓸 때 어느 위치에서 작업할것인지를 알려주는 위치 정보(주소)가 오고 간다.(단방향)

• 데이터 버스

메모리 버퍼, 레지스터 연결된 버스로 데이터 이동이 양방향이다.
버스의 대역폭은 한 번에 전달할 수 있는 데이터의 최대 크기를 말한다.

 

메모리의 종류와 부팅

메모리는 램과 롬으로 구성되어있다.
램은 읽거나 쓸 수 있지만, 롬은 읽을 수 만 있다 (read only)

• 휘발성 메모리

휘발성 메모리의 종류로는 DRAM, SRAM, SDRAM이 있다.

DRAM - 시간이 지나면 데이터가 사라진다. 그래서 일정 시간마다 다시 재생이 필요하다.
SRAM - 전력이 공급되는 동안 데이터가 사라지지 않는다.
SDRAM - DRAM발전된 형태로 CPU와 동기화 하여 작업할 수 있다.

• 비휘발성 메모리

전력이 없어도 데이터가 저장된다.
SSD도 비휘발성 메모리에 한 종류이다.

 

메모리 보호

메모리가 보호되지 않으면 어떤 작업이 다른 작업의 영역을 침범하여 프로그램을 파괴하거나 데이터를 지운다.
흔히 우리가 알고있는 바이러스가 이렇게 다른 프로그램 영역으로 침범하는 악성 소프트웨어다.

메모리를 보호하기 위해서는 경계 레지스터와 한계 레지스터 사이에서 해당 작업이 진행되고 있는지 혹은 범위를 벗어나고 있지 않은지 점검함으로써 메모리를 보호한다.

예시로 경계 레지스터가 100이고 한계 레지스터를 5라고 했을 때 100에서 105를 벗어나면 해당 프로그램은 강제로 종료가 된다.

부팅

컴퓨터를 켯을때 운영체제를 메모리에 올리는 이런 작업을 부팅이라고 한다.

부팅 과정

바이오스에서 하드웨어 점검 → 하드웨어 이상 없으면 메모리에 운영체제를 올림 → 운영체제가 CPU에서 실행