[컴퓨터학개론 5장]- PC Architecture

💡PC Architecture

 

📕motherboard, main board

 

📗마이크로프로세서(microprocessor)

• PC급 CPU(Chip)
• Intel processors
  • Pentium, Celeron, Xeon, Itanium
  • Core
• AMD processors
  • Athlon, Duron
  • K5, K6, Ryzen
• Motorola processors
  • MC680x0
  • PowerPC G3/G4
• ARM processors(휴대폰)
  • Cortex

📗Microcomputer Processors

PC에서 가장 많이 사용함

• Intel
  
  • 프로세서의 대량생산을 이끌고 있는 회사
  • Intel 4004는 세계 최초의 마이크로프로세서
  • IBM PC는 Intel 8086을 장착하고 있음.
  • Current Processors
    • Pentium
    • Celeron
    • Xeon
    • Core i5
    • Core i7
    • Atom
• Advanced Micro Devices(AMD)
  • intel과 경쟁회사
  • 원래 저가제품을 생산하던 회사
  • 현재는 Intel을 능가하는 제품을 생산함.
  • Currnet processors
    • Sempron
    • Athlon FX 64
    • Athlon XP

📗CPU속도

• MIPS : millions of instrcutions per second( x 10^6)
• GIPS : giga-instructions per second (x 10^9) ->가장 많이 사용하는 단위
  • 1초당 수행하는 CPU 명령의 수
• FLOPS : floating-point operations per second
• GFLOPS : giga-FLOPS(x 10^9)
  • 1초당 수행하는 소수점 연산의 수
  • 고성능/과학기술용 컴퓨터에서는 더 중요한 척도

보통 소수점 연산의 수행 속도가 느리다.

 

📗메모리(Memory)

• CPU가 필요로 하는 "프로그램 및 데이터"의 저장 장소
  • 메모리 주소(address): 메모리 상의 데이터 위치
• CPU와 메모리의 상호작용

CPU가 메모리에게  주소 123456번지의 값을 보내라고 명령을 하면

메모리는 주소 123456번지에 있는 값을 CPU에게 이진수로 보낸다.

 

📗Memory Address 

• memory : byte 단위로 자료를 저장할 수 있는 공간의 집합
  • address : 주소
  • value : 값

📗RAM & ROM

✔RAM

• random-access-memory의 약칭
• 휘발성(volatile) 메모리
• 전원이 꺼찌면, 내용이 사라짐

✔ROM

• read-only-memory의 약칭
• 비휘발성(non-volatile) 메모리
• 값이 바뀔 필요가 없는 프로그램/데이터
• 부팅 때 사용하는 start-up program 저장에 사용
• BIOS chip : main board에 설치된 ROM

 

📗내부 버스(Internal Bus)

• Internal Bus(Local Bus)
  • CPU와 메모리를 연결하는 통로(머더보드를 거침) -최소 2개가 필요함.
  • Address Bus, Data Bus, Control Bus
  • 버스의 폭 : 16/32/64 bits

 

📗Cache Memory

자주 사용하는 것을 따로 뺴둬서 빠르게 사용하는 개념

• 캐시 메모리의 원리
  • 대부분의 program/data는 반복 사용된다
  • 한번 RAM에서 가져온 것은 더 빠른 곳 저장하자.
• 캐쉬 메모리의 분류
  • Level-1 cache(L1 cache) : Inside CPU(~512KB)
  • Level-2 cache(L2 cache) : Outside CPU(~2MB)

위 사진과 같이 CPU가 한 번이라도 메모리에서 꺼낸 것은 캐시 메모리의 저장해둔다.
만약 다시 CPU가 이전에 꺼냈던 것을 다시 사용하려는 움직임이 보인다면 메모리를 거치지 않고 바로 캐시 메모리를 거쳐서 사용한다.  -> 메인 메모리를 거칠 필요가 없기 때문에 속도가 향상된다.
여기서 주의할 점은 캐시 메모리는 CPU와 분리되어있는 것이 아닌 CPU에 내장되어있다는 점이다.

 

📕다양한 PC 버스

📗PCI and AGP

✔PCI bus 

• Periphreal Component Interconnect bus
• 초기 PC 인터페이스의 표준으로 사용됨.
• 다양한 인터페이스 카드를 장착 가능

✔AGP

• Accelerated Graphics Port) BUS
• 비디오 카드만을 위한 별도의 버스 구조 : 고속 정보전달/처리
• deprecated(추천하지는 않음)

📗PCI Express

카드마다 길이가 정해져 있어서 그 slot에 끼우면 됨.

• 현재 graphic card 용으로 쓰이는 새로운 bus
  • form top to bottom :
  • PCI Express x16(graphics 용)
  • PCI Express x1
  • PCI Express x16(graphics 용)
  • PCI(traditional)

📕저장장치와 외부 연결장치

📗저장장치의 2가지 종류

✔자기 저장장치

• magnetic storage
• 원천 기술: 전자기
• Flopy Diskette
• Hard Disk
• Magnetic Tape

✔광학 저장 장치

• Optical storage
• 원천 기술 : laser optics
• CD
• DVD

✔하드 디스크(Hard Dsik)

• disk + driver 일체형
• hard disk, hard drvie 어느 쪽이든 같은 말
• 1TB 이상의 대용량
  • 1TB = 1,000GB = 1,000,000MB
• head : 읽기/쓰기 헤드
• spindle : 회전축
• actuator arm : 제어용 암

 

 

✔Fromatted Disks

• 트랙(track)
  • 디스크 상의 동심원
• 섹터(sector)
  • 트랙의 분할
  • 보통 1024 byte 단위 ==1KB
  • file read/write의 기본 단위
  • 1byte를 고쳐도 1 sector를 read/write 
  • 통째로 읽고 고쳐야 함.
• 실제 눈으로는 저런 구분이 보이지 않는다.

✔광학 저장 장치

• CD, DVD
• 레이저 광선으로 읽기 (약한)
  • pit : 정반사해서, diode에서 신호를 받음
  • land : 난반사해서, 신호가 없음
• 레이저 광선으로 쓰기(강한)
  • pit : 강한 레이저 광선으로 알루미늄 일부를 태움.

 

✔Compact Disk(CD)

• 용량(초기)
  • 표준형 : 650 MB / 70 min
  • 개선된 신형 : 700MB / 80 min, 800MB/90 min
• CD-ROM drives are slower than hard disk drives
• 속도
  • 표준 :   1x = 150 KBps
  • 2x, 4x, 8x
  • 현재 : 75x = 11,250 KBps

✔Digital Video(DVD)

CD에서 용량이 커진 것.

• standard single-side : 4.7GB
• double-side : 9.4GB
• dual-layer(double-side) : 17GB

✔Blu - ray Disc

• from Sony, 2006년부터 상용 디스크 출시
• 레이저 파장을 줄여서, DVD 디스크의 저장능력을 대폭 올림
• single layer : 25GB
• dual layer : 50GB -> 최대 128GB 가능

차세대 저장 매체이긴 하나 VOD 서비스 활성화, 고용량 USB, Hard disk 출현

 

📗External Connecting Devices

• I/O Controllers : Connecting I/O devices to the Buses
  • Enhanced Integradted Drive Electronics(E-IDE)
  • Serial AT attachment standard (SATA) -하드 디스크 연결을 위한 포터
  • Parallel Ports
  • Serial Ports
  • Small Computer System Interface (SCSI)
  • FireWire(IEEE 1394)
  • USB(Universal Serial BUS)
  • PC Cards

✔SATA(하드디스크 연결 역할을 함.)

• S-ATA
• serial version ATA의 약칭
• ATA : AT attachment standard
  • E-IDA is also a kind of  ATA device

✔Parallel Ports

• 8 bit parallel transfer
  • 가장 많은 용도 : printer 연결
• 최근에는 잘 쓰이지 않음.

✔Serial Ports

• 1 bit serial transfer
  • byte->serial bits : 1 bit씩 전송
  • 느려도 좋은, 저렴한 연결에 사용

 

✔USB(Universal Serial Bus)

• 범용 직렬 버스
  • 목적 : PC에서 사용하는 케이블을 하나로 통일하자
• 이론상 최고 전송 속도
• USB 1.0 LOW speed(초당 1.5메가 비트)
• USB 1.1 FULL speed(초당 12 메가비트)
• USB 2.0 High-speed(초당 480메가비트)
• USB 3.0 SuperSpeed(초당 5기가 비트)
• USB 3.1 SuperSpeedPlus(초당 10기가 비트)

✔USB 단자들

• Micro USB, B type
• Mini USB, A and B type
• Standard USB, A type
• Standard USB, B type

 

✔SD Cards

휴대폰, 카메라 저장카드
원래 용도 : 가전제품, 작은 전자기기의 외부 저장장치

• SD : Secure Digital
  • mobile phones
  • digital cameras
  • GPS devices
• standard SD
• mini SD
• micro SD