컴퓨터 하드웨어

프로세서 (Processor)

• CPU
• 그래픽 카드 (GPU)
• 응용 전용 처리장치 등 (특별한 목적을 위해서 계산하는 녀석)

컴퓨터의 두뇌 (중앙 처리 장치)

• 연산 수행
• 컴퓨터의 모든 장치의 동작 제어

레지스터 (Register)

• 프로세서 내부에 있는 메모리
  - 프로세서가 사용할 데이터 저장
  - 컴퓨터에서 가장 빠른 메모리
  

레지스터의 종류

• 용도에 따른 분류
  - 전용 레지스터(정해진 용도로 사용), 범용 레지스터(일반적으로 사용 가능)
• 사용자가 정보 변경 가능 여부에 따른 분류
  - 사용자 가시 레지스터 (변경 가능, 볼 수 있는 것), 사용자 불가시 레지스터 (반대)
• 저장하는 정보의 종류에 따른 분류
  - 데이터 레지스터, 주소 레지스터, 상태 레지스터

운영체제와 프로세서

• 운영체제가 프로세서에게 처리할 작업 할당 및 관리
  - 프로세스(Process) 생성 및 관리 (프로그램이라고 이해해도 무관)

• 운영체제가 프로그램의 프로세서 사용 제어
  - 프로그램의 프로세서 사용 시간 관리
  - 복수 프로그램간 사용 시간 조율 등

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메모리 (Memory)

• 주 기억장치
• 보조 기억장치 등

데이터를 저장하는 장치 (기억장치)

• 프로그램(OS, 사용자SW 등), 사용자 데이터 등

메모리의 종류

주 기억장치 (Main memory)

• 프로세서가 수행할 프로그램과 데이터 저장
• DRAM을 주로 사용
  - 용랑이 크고, 가격이 저렴
• 디스크 입출력 병목현상 (I/O bottleneck) 해소

캐시 (Cache)

• 프로세서 내부에 있는 메모리 (L1, L2 캐시 등)
  - 속도가 빠르고, 가격이 비쌈
• 메인 메모리의 입출력 병목현상 해소

캐시의 동작

• 일반적으로 HW적으로 관리 됨
• 캐시 히트 (Cache hit)
  - 필요한 데이터 블록이 캐시에 존재
• 캐시 미스 (Cache miss)
  - 필요한 데이터 블록이 캐시에 없는 경우

지역성 (Locality)

공간적 지역성 (Spatial locality)

• 참조한 주소와 인접한 주소를 참조하는 특성
  - 예) 순차적 프로그램 수행

시간적 지역성 (Temporal locality)

• 한 번 참조한 주소를 곧 다시 참조하는 특성
  - 예) For문 등의 순환 문
  

지역성은 캐시 적중률(cache hit ratio)과 밀접

• 알고리즘 성능 향상 위한 중요한 요소 중 하나

위의 상황일 떄, A가 효율적이다. 👍

보조기억 장치 (Auxiliary memory / secondary memory / sotrage )

• 프로그램과 데이터를 저장
• 프로세서가 직접 접근할 수 없음 (주변장치)
  - 주 기억장치를 거쳐서 접근
  - (프로그램/데이터 > 주기억장치)인 경우는? (가상 메모리(Virtual memory))
• 용랑이 크고, 가격이 저렴

메모리와 운영체제

메모리 할당 및 관리

• 프로그램의 요청에 따른 메모리 할당 및 회수
• 할당된 메모리 관리

가상 메모리 관리

• 가상 메모리 생성 및 관리
• 논리주소 -> 물리주소 변환

시스템 버스 (System Bus)

하드웨어들이 데이터 및 신호를 주고받는 물리적인 통로

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주변장치

• 키보드/마우스
• 모니터, 프린터
• 네트워크 모뎀 등

프로세서와 메모리를 제외 하드웨어들

주변장치와 운영체제

장치드라이버 관리

• 주변 장치 사용을 위한 인터페이스 제공

인터럽트 (Interrupt) 처리

• 주변 장치의 요청 처리

파일 및 디스크 관리

• 파일 생성 및 삭제
• 디스크 공간 관리 등