포털:고등학교/정보·통신 계열 전문 교과(2015)/컴퓨터 구조/기억 장치의 구성과 종류
1. 기억장치의 개요 : 기억장치는 컴퓨터의 중앙처리장치가 실행할 프로그램과 데이터를 기록하고 프로그램 실행 결과 데이터를 저장하는 장치. 기능에 따라 주기억장치, 보조 기억 장치, 특수 기억 장치로 구분된다.
기억 장치(main memory out) * 중앙 처리 장치에서 처리되는 프로그램과 데이터는 주기억 장치에 있어야 함. * 보조 기억 장치나 외부 기억 장치에 있는 데이터는 처리되기 전에 주기억 장치로 읽혀져 들어와야 함. * 주기억 장치로 많이 사용되는 RAM은 전원이 꺼지면 저장되어 있는 자료들이 모두 삭제됨.
보조 기억 장치(auxiliary memory unit) * 용량이 큰 자료를 장기간 저장할 때 주로 사용함. * 필요시 중앙 처리 장치가 자료를 보조 기억 장치로부터 주기억 장치로 옮겨 사용함. * 주기억 장치보다 용량이 크지만 속도는 많이 느리고, 전원이 꺼져도 기억한 내용이 사라지지 않음. * 용도에 따라 다양한 형태의 보조 기억 장치가 존재하고, 경우에 따라서는 컴퓨터 내부에 존재하지 않고, 들고다니며 사용 가능한 장치들도 많음 ** 개인용 컴퓨터의 보조기억 장치로 주로 사용도는 것은 HDD로 기술의 발전에 따라 고용량에 가격도 비교적 저렴한 편이지만 속도가 느림. 이러한 점을 보완하기 위해 최근 개인용 컴퓨터에는 SSD가 활용되고 있음
특수 기억 장치(special memory unit) * 속도가 매우 빠르거나 중앙 처리 장치의 특별한 용도로 사용되는 기억 장치. * 중앙 처리 장치 내부에서 사용하는 것으로 예로는 레지스터, 캐시 메모리, 연관 기억 장치 등이 있음.
2. 기억장치의 특징 : 컴퓨터에서 다룰 수 있는 자료는 오직 0과 1임. 독특한 저장방식을 가지고 있으며, 성능의 판단기준은 용량과 처리시간.
자료 저장 방식 * 기억장치에 기록되는 정보는 0과 1로 이루어진 비트. * 기억장치는 자료를 저장하거나 저장된 장소를 찾을 수 있도록 주소를 가지고 있음
기억 용량 : 기억 용량의 단위는 바이트를 사용. 용량이 증가함에 따라 여러 가지 십진 단위를 붙여 사용. * KB(kilo byte) < MB(mega byte) < GB(giga byte) < TB (tera byte) < PB(peta byte) * 1KB = 1,024byte / 1MB = 1,024KB
자료 처리 시간 * 기억 장치의 성능 : 기억 장치에 저장된 정보를 읽거나 기록하는 속도로 결정, 보통 읽는 시간 측정은 일정한 양의 정보를 읽어내는 데 걸리는 평균 시간으로 계산. * 액세스 타임(access time) : -기억 장치의 동작 속도를 나타내는 단위의 하나. - 제어 장치가 기억 장치로 또는 그 반대로 데이터 전송을 요구하고 나서 전송이 완료되기까지의 시간. - 대기 시간과 전송 시간으로 나눠짐.
| 이름 | CPU | 램 | 하드 디스크 |
|---|---|---|---|
| 분류 | 중앙 처리 장치 | 주 기억 장치 | 보조 기억 장치 |
| 재료 | 반도체 | 반도체 | 자기 디스크 |
| 속도(%cycles) | 1's | 100's  |
10000's  |
3. 기억장치의 구성
주기억 장치 * 보조 기억 장치나 외부 기억 장치에 있는 데이터를 처리하기 위해서는 주기억 장치로 데이터를 먼저 가져와야 함. * 특성에 따라 크게 롬(ROM)과 램 (RAM)으로 나뉨.
** 롬(ROM, read only memory) : 반도체 기억 장치의 하나로, 내용을 읽을 수는 있어도 바꿀 수는 없는 기억 장치. ** 램(RAM, random access memory) : 디스크에 들어 있는 프로그램을 마이크로프로세서가 처리하기 위해 임시로 갖다 놓는 장소로, 컴퓨터의 주기억 장치.
보조 기억 장치 * 보조 기억 장치는 장치에서 데이터를 읽는 방법에 따라 직접 접근 기억 장치와 순차 접근 기억 장치로 구분함.
# 직접 접근(Direct Access) 기억 장치 - 데이터의 물리적인 순서와 관계없이 특정 기억 장소에 직접 데이터를 기록하거나 기억된 내용을 읽어 낼 수 있는 기억 장치 # 순차 접근(Sequential Access) 기억 장치 - 기록된 데이터의 순서대로 처음부터 접근하여 원하는 데이터의 위치를 찾아 그 내용을 읽거나 기록하는 장치
특수 기억 장치 * 중앙 처리 장치와 기억 장치의 속도 차를 보완하기 위하여 사용하는 장치. 주기억 장치와 보조 기억 장치에 비해 용량이 작고 속도는 매우 빠르다.
# 레지스터 : CPU 내부의 계산을 위해 일시적으로 자료나 명령 등을 저장하는 장치로 가장 빠른 기억 장치 # 캐시 메모리 : CPU의 처리 속도와 주기억 장치의 속도 차이를 줄이기 위해 사용하는 고속 메모리 # 연관 메모리 : CPU가 찾고자 하는 주기억 장치 메모리가 캐시 메모리에의 어느 위치에 있는지 빠르게 검색할 수 있게 사용하는 메모리. a.k.a CAM(Content Addressable Memory)
4. 기억 장치의 계층
* 컴퓨터 시스템은 비용과 용량을 고려하여 기억 장치를 계층적인 구조로 만들어 사용한다. * 속도 ∝ 가격 * CPU에 가까울수록 가격 상승 * 주 기억 장치에는 중간속도의 반도체 소자, 주 기억 장치와 CPU레지스터 사이에는 고속의 반도체 소자로 된 캐시 기억 장치를 활용한다. * 윈도우에 설치한 프로그램은 기본적으로 보조 기억 장치에 설치 : 실행 과정) 프로그램 클릭 -> 보조 기억 장치에 프로그램 주 기억 장치로 복사 -> 중앙 처리 장치의 필요에 따라 일부 프로그램과 자료가 캐시 기억메모리로 이동-> CPU에 의해 실행
5. 네트워크 저장장치 : 컴퓨터에 직접 연결하는 장치가 아닌 인터넷 연결을 통한 저장장치 대표적으로 클라우드 서비스와 NAS가 있음
* 클라우드 서비스 (SaaS[Software As A Service]) : 인터넷 연결을 통해서 제공되는 서비스. 대표적으로 네이버클라우드, 구글 클라우드등이 있으며 이 서비스들을 이용해서 직접 컴퓨터에 연결하지 않아도 인터넷만 연결되어 있다면 어디에서든 클라우드에 올린 내용을 확인할 수 있다. * NAS (Network Attached Storage) : 네트워크 결합 스토리지. 컴퓨터에 직접 연결하지 않고 네트워크를 통해 데이터를 주고 받는 저장장치이다. 클라우드 서비스와 비슷한 부분이 많다. - 초기 목적은 여러 사람이 데이터를 쉽게 공유하기 위함이었지만, 최근에는 DAS(Direct Attached Storage)의 휴대를 줄이고 조금 더 편리하게 사용하기 위해서 사용되고 있다.