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2과목 : 전자 계산기 구조

메모리 인터리빙(Memory Interleaving)

CPU가 각 모듈로 전송할 주소를 교대로 배치한 후 차례대로 전송하여 여러 모듈을 병행 접근하는 기법

메모리 인터리빙의 장점

  • 중앙처리장치의 쉬는 시간을 줄일 수 있고, 단위시간당 수행 명령의 수를 증가
  • 기억장치 접근 효율 증가

(생략)


논리 Shift

데이터의 직렬 전송(Serial Transfer)에 사용

Rotate

문자 위치를 변환할 때 사용

산술 Shift

2^n으로 곱하거나 나눌 때 사용


기억장치의 특성 결정 요소

기억 용량

성능당 경비 비율이 적은 것을 사용하는것이 좋음

Access Time

읽기 요청이 발생한 시간부터 요구한 정보를 꺼내서 사용 가능할 때까지의 시간

Access Time = Seek Time + Latency Time + Transmission Time

Cycle Time

읽기 신호를 보낸 후 다시 읽기 신호를 보낼 수 있을 때까지의 시간 간격

Cycle Time ≥ Access Time

Bandwidth(대역폭, 전송률)

메모리로부터 또는 메모리까지 1초 동안 전송되는 최대한의 정보량, 기억장치의 자료 처리 속도 단위

Baud(보) = bps(1초당 전송 가능한 비트 수)


제어기의 구현

고정배선 제어장치(Hard-wired Control Unit)

  • 조합논리회로를 설계하여 제어점에 연결 및 생성
  • Hardware적 방법
  • 속도가 빠르다
  • 마이크로 프로그램 방식보다 비싸다
  • RISC구조의 컴퓨터에서 사용된다
  • 명령어 세트를 변경할 수 없다
  • 회로 구성이 복잡하다

마이크로 프로그래밍 기법(Micro Programmed Control Unit)

  • 마이크로 인스트럭션으로 작성
  • Software적 방법 (펌웨어 이용)
  • 제어 메모리 필요
  • 명령어 세트 쉽게 변경 가능
  • 어드레스 모드를 가짐
  • 하드웨어 방식보다 느리다
  • 유지보수 및 수정 용이
  • 복잡한 명령 세트에 적합
구분 고정배선 제어장치 마이크로 프로그래밍 기법
반응 속도 고속 저속
회로 복잡도 복잡 간단
경제성 비경제적 경제적
융통성 없음 있음
구성 하드웨어 소프트웨어

세그먼트의 비트수 * 각 세그먼트의 페이지 비트 * 각 페이지의 워드 수

= 2^4 × 2^8 × 2^8 = 2^20

가상 기억장치의 관리 기법

페이징 기법

OS가 보조기억장치에 있는 프로그램을 동일한 크기의 블록으로 나누어 관리

세그먼트 기법

사용자가 보조기억장치에 있는 프로그램을 가변적인 크기의 블록으로 나누어 관리


메이저 스테이트의 변천 과정

인출 단계(Fetch Cycle)

명령어를 주기억장치에서 중앙처리장치의 명령 레지스터로 가져와 해독하는 단계 (가장 먼저 수행)

간접 단계(Indirect Cycle)

Fetch단계에서 해석한 주소를 읽어온 후 간접주소이면 유효주소를 계산하기 위해 다시 Indirect 단계 수행, 간접주소가 아닐 경우 명령어에 따라 Execute 또는 Fetch 단계로 이동

실행 단계(Execute Cycle)

Fetch 단계에서 인출 및 해석한 명령 실행

플래스 레지스터의 상태 변화를 검사하여 Interrupt 단계로의 변천 판단

인터럽트 단계(Interrupt Cycle)

인터럽트 발생 시 복귀주소(PC)를 저장하고, 제어 순서를 인터럽트 처리 프로그램의 첫 번째 명령으로 옮기는 단계

인터럽트 단계 후 Fetch 단계로 변천


(생략)


JK 플립플롭 진리표


마이크로 연산

AND, OR, XOR(비교), NOT(보수), 논리 Shift, Rotate, 산술 Shift


buffer는 동작이 아님


입 · 출력 제어방식 채널의 종류

Selector Channel (선택 채널)

고속 입 · 출력 장치가 특정 한 개의 장치를 독점하여 입출력

Multiplexer Channel(바이트 다중 채널)

저속 입 · 출력 장치 하나가 동시에 여러 개의 입 · 출력 장치를 제어

Block Multiplexer Channel(블록 다중 채널)

고속 입 · 출력 장치 하나가 동시에 여러 입 · 출력 장치를 제어


입 · 출력 비동기 데이터 전송

스트로브 펄스(Strobe Pluse) 방식

  • 두 개의 독립적인 장치 사이의 비동기적인 데이터 전송을 이루기 위해 전송시각을 알리는 제어 신호. 한 개의 제어선을 통해 상호 교환
  • 데이터 버스와 한 개의 제어선 이용
  • 수신 장치는 스트로브 펄스 발생으로 데이터 제공 알림
  • 메모리와 CPU사이 정보 교환에 사용
  • 단점 : 전송을 시작하면 수신장치가 데이터를 받았는지 알 수 없다

핸드셰이킹(Handshaking)방식

  • 송신측과 수신측에서 입 · 출력의 준비와 완료는 나타내는 신호를 사용하여 서로의 동작을 확인하며 데이터 전송
  • 융통성과 신뢰성이 높음
  • 병렬 입 · 출력 데이터 전송 방식의 기본
  • 2~3개 제어선 이용

(생략)


제어장치의 구성요소

명령 레지스터, 명령 해독기(Decoder), 제어신호 발생기/부호기(Encoder), 제어 주소 레지스터(CAR), 제어 버퍼 레지스터(CBR), 제어 기억장치, 순서 제어 모듈, 순차 카운터(Sequence counter)


데이터 레지스터 : 연산에 사용될 데이터를 기억하는 레지스터

프로그램 카운터 (PC)

다음 번에 실행할 명령어의 번지를 기억하는 레지스터


(생략)


채널

  • 입출력장치와 주기억장치를 연결하는 중개 역할을 담당하는 부분
  • 입출력장치와 주기억장치 사이의 데이터 전송을 담당하는 입출력 전담 장치
  • 입출력장치와 CPU 사이에 존재하는 속도의 차이로 인하여 발생하는 단점을 해결하기 위해서 고려된 장치
  • CPU의 명령을 받고 입출력 조각을 개시하면 CPU와는 독립적으로 조작

보조기억장치

자기 테이프(Magnetic Tape)

  • 순차처리(SASD)만 할 수 있는 대용량 저장매체
  • 가격이 저렴하고 용량이 커서 자료의 백업용으로 많이 사용함
  • 자성 물질이 코팅된 얇은 플라스틱 테이프를 동그란 릴에 감아 놓은 형태
  • 테이프의 시작과 끝부분을 알리는 은박지 사이의 정보 저장부분을 7~9트랙으로 구성함

자기 디스크 (Magnetic Disk)

  • 자성 물질을 입힌 금속 원판을 여러 장 겹쳐서 만든 기억매체로 용량이 크고 접근 속도가 빠름
  • 순차, 비순차(직접) 처리가 모두 가능한 DASD방식으로 데이터를 처리함
  • 트랙(Track) : 디스크 표면에서 회전축(스핀들 모터)을 중심으로 데이터가 기록되는 동심원
  • 섹터(Sector) : Track들을 일정한 크기로 구분한 부분이며, 정보 기록의 기본 단위임
  • 실린더(Cylinder) : 서로 다른 연들에 있는 동일 위치의 Track 들의 모임으로 실린더의 수는 한 연의 트랙 수와 동일함

자기드럼(Magnetic Drum)

  • 원통 표면에 Track과 Sector를 구성하고, 각 Track마다 고정된 R/W Head를 두고 있어 자기디스크에 비해 속도가 빠름
  • 순차 비순차(직접)처리가 모두 가능한 DASD방식으로 데이터를 처리함
  • 크기에 비해 용량이 적어 거의 사용하지 않음

인터럽트 우선순위

전원 이상(Power Fail)
            ↓
기계 착오(Machine Check)
            ↓
외부 신호(External)
            ↓
입 · 출력(I/O)
            ↓
명령어 잘못
            ↓
프로그램(Program Check)
            ↓
SVC(Supervisor Call)


 

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