하드웨어의 구성과 용어

쉽게 배우는 운영체제 (조성호 著, 한빛아카데미) 참고하여 작성했습니다 

컴퓨터 하드웨어의 구성

1. 중앙처리장치(CPU) : 명령어를 해석하여 실행하는 장치 (인간의 두뇌에 해당)
2. 메인메모리 
3. 입력장치
4. 출력장치
5. 저장장치

버스 

각 장치에 데이터를 전송하는 역할을 한다.

메인보드에 해당한다. 

각 장치를 연결하는 선의 집합이자 데이터가 지나다니는 통로. 

하드웨어 사양 관련 용어

1. 클록(clock) : CPU 의 속도 관련 단위. 
2. 틱(tick) (=펄스(pulse) / 클록틱(clock tick) : CPU 는 작업할 때 일정 간격으로 박자를 만들어낸다 (→ 일정한 시간 단위로 만들어내는 클록의 단위) 
3. 헤르츠 (Hz) : 틱이 발생하는 속도를 나타내는 단위. 1초에 틱이 한 번이면 1Hz.
4. 시스템 버스 (=전면버스(Front Side Bus)) : 메모리와 주변 장치를 연결하는 버스 
5. CPU 내부 버스(=후면버스 (Back Side Bus)) : CPU 내부에 있는 장치를 연결 → CPU의 클록과 속도가 동일

CPU 는 CPU 내부 버스의 속도로 작동하고, 메모리는 시스템 버스의 속도로 작동하므로 

시스템 버스보다 CPU 내부 버스의 속도가 빠르다. 

두 버스의 속도 차이로 작업이 지연되는 문제가 발생된다.

 속도가 다른 두 개의 장치의 속도차를 극복하는 방법은?

• 버퍼(buffer) : 일정량의 데이터를 모아 옮김으로써 속도 차이를 완화함
  Ex) H/W 적으로는 메모리 버퍼, S/W 적으로는 음원, 동영상 스트리밍등 
• 스풀(spool) : CPU 와 입출력장치가 독립적으로 동작하도록 고안된 S/W. 
  Ex) 프린트 스풀러 (인쇄할 내용을 H/W 의 스풀러 공간에 저장하면, 인쇄 시간동안 다른 작업 가능) 
• 캐시(cache) : 앞으로 사용할 데이터를 미리 예상하여 메모리에서 가져온다. 
  캐시는 CPU 안에 있으므로, 메모리 사이에서 두 장치의 속도를 완화하는 역할을 함. 

캐시의 직접 쓰기와 지연 쓰기

캐시는 데이터를 임시로 가져오는 것이므로 캐시 데이터가 변경되면 원본 데이터도 변경해야 한다. 

변경된 캐시 데이터를 메모리에 반영하는 방식은 즉시 쓰기와 지연 쓰기가 있다. 

• 즉시 쓰기 : 캐시 데이터가 변경되면 메모리에 즉시 반영하는 것 (최신값 유지, 성능저하)
• 지연 쓰기 : 변경된 내용을 모아 한번에 메모리에 전달
  (메모리와 캐시 사이의 데이터 불일치가 발생 될 수도 있음, 성능 향상)

메모리의 종류 

• 램(ram) : 읽고 쓰기 모두 가능 → 휘발성, 비휘발성 두 개의 종류로 나뉨
• 롬(rom) : 읽기만 가능