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Computer Science/컴퓨터 구조 5

RAID와 저장 장치 (HDD, SSD)

1. HDD (Hard Disk Drive)HDD는 자기 디스크(플래터)로 구성된 저장 장치로, 기계적 회전과 헤드 이동을 통해 데이터를 읽고 씀. 주로 대용량이 필요한 백업 및 아카이브 데이터 저장에 사용됨.구조: 여러 개의 회전 디스크와 이를 읽고 쓰는 헤드로 구성됨.속도: 기계적 회전과 헤드 이동이 필요해 데이터 접근 속도가 상대적으로 느림.용도:대용량 데이터 저장: 영화, 사진 등의 대규모 파일을 저장할 때 유리함.백업 및 아카이브: 데이터가 자주 사용되지 않는 저장소로 활용됨.장점: 가격 대비 용량이 크고 저렴함.단점:기계적 부품이 많아 충격에 약함.속도가 느리고 전력 소모가 큼.2. SSD (Solid State Drive)SSD는 플래시 메모리(반도체)로 구성된 저장 장치로, HDD에 비해 ..

캐시 메모리와 지역성(Locality)

캐시 메모리(Cache Memory)캐시 메모리는 CPU와 메인 메모리(RAM) 사이에 위치한 고속 메모리로, 자주 사용되는 데이터를 임시로 저장해 CPU의 메모리 접근 속도를 향상시킴. 메모리에 직접 접근하는 것보다 빠르게 데이터를 읽을 수 있어 프로세스 실행 속도를 높이는 핵심 역할을 담당함.캐시 메모리의 필요성CPU와 메인 메모리 간의 속도 차이를 줄임.자주 사용되는 명령어나 데이터를 캐시에 저장해 **대기 시간(Latency)**을 최소화함.캐시에 저장된 데이터가 CPU에서 바로 사용 가능하므로, 시스템 성능을 크게 향상시킴.캐시 메모리의 레벨 구성캐시는 속도와 용량의 균형을 위해 여러 계층으로 나뉨.레벨 1 (L1) 캐시CPU 내부에 위치하며, 가장 빠른 속도를 제공함.용량이 작으며, 주로 CP..

메모리 관리 및 주소 변환 (MMU)

1. 메모리 관리 장치(MMU)의 역할**메모리 관리 장치(MMU, Memory Management Unit)**는 CPU가 사용하는 가상 주소를 실제 물리적 메모리 주소로 변환하는 역할을 수행함. 사용자가 접근하는 모든 메모리 주소는 가상 주소로 처리되며, 이 주소는 MMU에 의해 물리 주소로 변환됨.MMU가 필요한 이유:메모리 보호: 각 프로그램이 서로의 메모리에 접근하지 못하게 보호함.가상 메모리 사용: 물리 메모리보다 더 큰 메모리 공간을 사용할 수 있게 함.효율적 메모리 사용: 여러 프로그램이 동시에 실행될 때 메모리를 최적으로 관리.2. 페이징(Paging)페이징은 메모리를 고정된 크기의 블록으로 나누어 관리하는 기법임. 이 고정된 크기의 블록을 **페이지(Page)**라고 부르며, 가상 메모..

폰 노이만 구조와 병목 현상

1. 폰 노이만 구조란?폰 노이만(John von Neumann)이 제안한 컴퓨터 아키텍처로, 현재 대부분의 컴퓨터가 이 구조를 따르고 있음. 프로그램과 데이터를 동일한 메모리 공간에 저장하고, 명령을 순차적으로 처리하는 방식을 특징으로 함.구조의 기본 원리:CPU가 메모리에 저장된 프로그램 명령을 읽어옴.읽어온 명령을 해석하고 연산 수행.처리된 결과를 다시 메모리에 저장하거나 출력 장치로 보냄.구성 요소:메모리: 프로그램 코드와 데이터를 저장함.CPU(중앙 처리 장치): 명령어를 해석하고 계산 수행.입출력 장치(I/O): 사용자와 컴퓨터 간의 데이터 교환을 담당.버스(Bus): 데이터가 CPU, 메모리, I/O 사이를 오가도록 연결하는 통로. 2. 폰 노이만 병목 현상이란?폰 노이만 구조의 문제점 중 ..

하드웨어 구성요소

1. CPU (중앙 처리 장치) – 컴퓨터의 두뇌역할:CPU는 컴퓨터에서 가장 중요한 역할을 함. 명령을 받아들이고 계산을 수행한 뒤 그 결과를 다른 장치로 전달함. 컴퓨터의 뇌와 같음.구성 요소:제어 장치(Control Unit):모든 작업을 언제, 어떻게 수행할지 지시함. 마치 요리사가 조리 과정 순서를 알려주는 것과 같음.산술논리장치(ALU):수학 연산과 논리 연산을 처리함. 덧셈, 뺄셈 같은 계산뿐 아니라 두 수가 같은지 비교하는 작업도 담당함.레지스터(Register):연산 도중에 필요한 데이터를 임시로 저장하는 메모리 공간. 매우 빠른 메모리라 CPU가 바로바로 사용함. 요리사가 손 닿는 곳에 소스를 두는 것과 비슷함.2. 메모리 (Memory) – 조리대와 저장고RAM (Random Acce..

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