주기억장치,보조기억장치,캐쉬메모리

목차

◈ 주기억장치란?
1. 자기코어
2. RAM(Random Access Memory)
3. ROM(Read Only Memory)
4. ROM BIOS
◈ 보조 기억 장치란?
◈ 보조 기억 장치의 종류
◈ 플로피 디스크 드라이브(Flopy Disk Drive)
◈ 하드 디스크(HDD:Hard Disk Drive)
◈ 광학 저장 장치(ODD:Optical Disk Drive)
◈ 캐쉬메모리란?

본문내용

크이다. 최근의 하드디스크는 7,200rpm을 지원하며 일부
고속 제품은 5,400~ 10,000rpm까지 지원하고 있다. 그 외에도 버퍼의 크기, 전송률,
액세스 시간 등도 하드디스크의 속도에 영향을 미친다.
◈ 광학 저장 장치(ODD:Optical Disk Drive)
◑ 배속이란:기본단위가 되는 음악CD의 재생속도인 1[배속](=150[KB]/초)을 기준으로 그에 대한 속도를 몇배속이라는 말을 하는 것이다. 따라서 아무리 40배속이라도 음악 CD를
재생할 때는 1배속으로 밖에 재생할 수 없다. 즉 30배속, 40배속이라는 말은 최고 속도가
그렇다는 말로 CD의 최외각 데이터를 읽는 속도가 바로 이 배속이다.
CD 및 DVD 관련 ROM, RW와 같은 장치들을 통칭하여 보통 ODD라고 부른다. 이 광학 저장장치는 원형의 디스크에 레이저와 같은 광선을 통해 데이터를 기록하거나 읽는다. 이러한
ODD에도 CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-R, DVD+R, DVD-RAM, DVD+RW 등 수많은 형식이 존재하고 있다.
이중 CD-ROM 드라이브는 플로피디스크 드라이브의 역할을 일부 대체하면서 멀티미디어에서 빼놓을 수 없는 존재가 되었다. CD-ROM 드라이브 자체도 발전을 거듭하여 지금의 24/32배속 CD-ROM 드라이브들은 전송속도 면에서 하드디스크에 버금가는 수준에 이르렀으며 그 가격대 성능비도 계속 향상되고 있다.
1982년부터 실용화돼 현재에도 많이 사용되고 있는 CD는 지름 12cm 크기의 디스크 표면에 폭 8백30nm의 미세 구조물이 1천6백nm의 간격으로 배열돼 있다. 1996년에 등장한 DVD의 경우에는 CD에 비해 미세 구조물의 크기가 훨씬 작아져서, 폭 4백nm의 미세 구조물이 7백40nm 간격으로 배열돼 있다. 이런 사이즈의 미세 구조물 상에 비트를 기록할 경우, CD는 650MB(메가바이트, 1MB는 106B), DVD는 4.7GB(기가바이트, 1GB는 109B)의 용량을 저장할 수 있다.
▶ 블루레이 디스크
현재 대용량의 정보를 저장하고 관리할 때는 CD나 DVD와 같은 광학식 정보저장 매체가
사용하기 편리하기 때문에 큰 인기를 모으고 있다. 그러나 소프트웨어나 게임, 영화 등
자료의 용량이 점점 더 방대해지면서 기존의 CD나 DVD는 한계를 드러내고 있다.
디스크의 저장 용량을 크게 하기 위해서는 디스크 표면의 미세 구조물의 폭과 간격을
게 해서, 기록할 수 있는 비트정보를 증가시켜야 한다.
블루레이 디스크는 4.7GB를 뛰어넘는 대용량의 저장장치로 최근 가장 각광을 받고 있는
차세대 광학식 정보저장매체다. 기존의 CD나 DVD가 6백50nm 파장의 적색 레이저를 광원으로 사용하는데 비해, 블루레이 디스크는 4백5nm 파장인 청자색 레이저를 이용해 5배의
기록용량 향상을 가져왔다.
기억장치는 프로세서에 비하여 느린 편이기 때문에 명령어 실행 과정에서 지연을 유발하고 있고, 따라서 시스템 성능을 저하시키는 요인이 되고 있다. 또한 공유기억장치 구조를 가진 병렬컴퓨터에서는 여러 개의 프로세서들이 기억장치에 액세스하는 경우가 자주 발생하기 때문에 경합 및 메모리 컨플릭트에 의한 지연이 발생하게 된다.
◈ 캐쉬메모리란?
프로세서는 프로그램을 실행하기 위하여 주기억장치로부터 프로그램 코드와 데이터를 읽어오고, 필요한 경우에는 연산 처리의 결과를 기억장치에 저장하기도 한다. 이 과정에서 주기억장치의 속도는 프로세서에 비해서 상당히 느리기 때문에 프로세서는 기억장치 액세스 동작이 완료될 때까지 여러 사이클 동안 대기해야 한다.
대부분의 컴터에서 캐쉬를 삽입함으로써 이러한 문제를 보완하고 있다.
프로그램 실행과정에서 프로세서가 필요로 하는 데이터나 코드가 주기억장치로부터 읽혀지고, 캐쉬에 적재된다. 또 그게 프로세서로도 전해진다. 그리고 그 다음부터는 주기억장치에서 불러오지 않고 캐쉬에 적재되어 있는 걸 읽어오기 때문에 속도가 향상되다.
캐쉬는 일반적으로 프로세서와 같은 모듈 내에 장착되거나 프로세서 칩 내부에 포함되며, 고속 기억장치 칩들로 구성되기 때문에, 프로세서가 원하는 데이터가 이미 캐쉬내에 있을 때(캐쉬적중)는 액세스 시간이 주기억장치에 있을 때보다 훨씬 짧아진다. 그러나 만약 캐쉬에 없을 때에는 (캐쉬미스)주기억장치에서 직접읽어와야 한다.
캐쉬의 용량은 주기억장치보다 작지만, 적중률은 보통 0.8~0.95 정도 된다.
캐쉬의 적중률은 프로그램과 데이터의 지역성에 크게 의존한다. 지역성이란 프로세서가 사용하는 프로그램 코드와 데이터들이 기억장치 내에서 근접하게 위치하여 있는 현상을 말한다.
지역성이 높은 경우에 대한 예를 보면, 반복적으로 실행되는 루프 프로그램 세그먼트 전체가 캐쉬에 적재되어 있다면 반복 수행되는 동안에 프로그램 코드의 인출이 모두 캐쉬로부터 이루어질 수 있게 되고, 이 경우에는 적중률이 100%가 된다. 캐쉬를 사용하는 것은 기억장치 액세스 시간을 단축하는 것이고, 이를 위해서는 캐쉬 적중률을 높여야 한다.
그러나 지역성은 각 프로그램의 특성에 따라 나타나는 현상이기 때문에 전적으로 이에 의존할 수는 없다. 그래서 캐쉬의 적중률을 높이기 위해서는 설계과정에서 여러가지를 고려해야 한다.
캐쉬적중률의 극대화; 프로세서가 액세스할 프로그램 코드나 데이터가 캐쉬 내에 있을 확률을 높여야 한다.
캐쉬 액세스 시간의 최소화; 캐쉬 적중 시에 캐쉬로부터 프로세서로 데이터를 읽어오는 데 걸리는 시간을 가능한 한 짧게 해야 한다.
캐쉬 실패에 따른 지연 시간의 최소화; 원하는 데이터가 캐쉬내에 없을 때 주기억장치로부터 캐쉬로 읽어오는 데 걸리는 시간을 최소화해야 한다.
주기억장치와 캐쉬간의 데이터 일관성 유지 및 그에 따른 오버헤드의 최소화; 프로세서가 캐쉬의 내용을 변경하였을 때 주기억장치에 그 내용을 갱신하는 절차 때문에 발생하는 프로세서 지연시간을 최소화해야 한다. 또한 다중프로세서 시스템에는 여러 개의 캐쉬들이 있게 되므로 데이터가 여러 개의 캐쉬에 동시에 저장되어 있는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에 이들이 모두 동일한 값을 유지하도록 해주는 특별한 방법이 필요하다.

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