1. 컴퓨터와 컴퓨팅 - 기억장치

1. 컴퓨터에 쓰이는 기억장치의 의미를 정확히 알자
2. 기억장치의 종류를 알고 각각의 크기(용량)와 속도를 비교해보자

모든 bit는 CPU를 통과해야 한다.(프로그램 실행, 파일 저장 등)

하지만 CPU의 저장공간은 매우 한정적이다.

이유는 한번에 64bit 처리하면 되니까.(64bit pc 기준)

따라서 다른 곳에 데이터를 저장할 필요가 있다.(RAM, HDD 등)

파일이나 프로그램 더블클릭 시 도착하는 곳 -> RAM

자료나 프로그램들은 하드디스크에 복사되고 RAM에 임시저장된다.

이유는? 빠르니까!

그럼 여기서 잠깐,

Q. 왜 느린 HDD가 더 큰 용량을 가지고 있는 것일까..

A1. HDD는 모든 것을 동시에 처리할 필요가 없다.

A2. HDD 용량과 무관하게 CPU에서 병목현상이 일어난다.-> 데이터는 더 좁은 파이프라인으로 흘러간다.(용량을 큰 것 부터 작은 저장공간으로 )

A3. RAM은 가격이 비싸다! -> 용량 크게 가져가기엔 부담이 큰 것!

여기서 데이터가 점점 좁은 파이프라인으로 흘러간다는 것은 그림과 같다.

위 L3,L2, L1은 캐시메모리를 의미하는데, 뒤에 붙은 숫자는 1차,2차,3차 등의 의미로 이해하면 된다.

CPU에 가까울 수록 더 빠르게 데이터를 처리하는 기억장치이지만 용량이 작다.

위와 같은 순서로 배치함으로써 데이터 처리 지연을 줄이는 것이다.

가상기억장치

사용자가 만약 사용하는 프로그램에 비해 적은 용량의 RAM을 장착하고 있다고 가정해보자.

여러 프로그램을 켜놨고, 하나를 활성화 시키면 뒤로 간 프로그램(비활성화)은 RAM에서 HDD 내 별개의 공간으로 옮겨진다.(가상장치로 저장)

그래서 다시 불러올 때 지연 발생 가능성이 존재한다.(RAM이 충분하면 이런 문제는 없다!)

생각해볼 점

1. 내 PC의 기억장치?

   - RAM 16GB, SSD 512GB

2. 왜 RAM이 HDD보다 비쌀까?

   - 램과 같은 메모리는 반도체 칩에 정보를 저장하고 HDD는 자성을 입힌 원판(플래터)에 정보를 저장한다. 반도체 칩은 고용량으로 만들기가 어렵다.
      즉, 제조과정에서 비용이 크게 요구되는 것!

3. 왜 이렇게 다른 단계의 기억장치를 사용할까?

   - CPU가 빠른 연산(처리)을 할 수 있고 이러한 구조에서 사용자가 지연을 덜 느끼며 효율적인 처리가 가능하다.

edwith에서 제공하는 CS50 강의를 참고로 학습하여 정리한 글입니다. 틀린 내용을 말씀해주신다면 언제든지! 수정하겠습니다. 감사합니다.

http://www.edwith.org/

1. 컴퓨터와 컴퓨팅 - 하드웨어

나는 최근에 맥북 프로를 구매했다.

이 때 내가 고려한 스펙은 다음과 같다.

• CPU
• RAM
• 그래픽카드
• 비용
• 메모리
• 화면크기

위와 같은 요소들이 컴퓨터를 구성하고 있다. 라고 생각할 수 있겠다.

그렇다면 위 요소들은 어떻게 구성되어 있고, 어떤 기능을 하는지 알아보며 아래를 목표로 학습해보자.

1. 컴퓨팅이 다른 분야의 혁신에 어떤 영향을 끼쳤을까?
2. 컴퓨터의 하드웨어에는 어떤 요소가 있는지 설명할 수 있게 되어보자!하하

하드웨어는 컴퓨터를 물리적으로 구성하는 요소. 라고 할 수 있다.(물리적으로 구성하는 요소 라는 말이 잘 붙지 않는다.)

컴퓨터 관련 하여 물리적인 요소를 다 떠올려 보자.

먼저 지금 내가 보고 있는 모니터, 키보드, 마우스, 본체 케이스, 그 본체를 구성하는 많은 PCB 및 부품들...

모두 하드웨어라고 할 수 있겠다.

이러한 하드웨어들이 하는 기능은 컴퓨터에 연결되어 추가적인 기능을 수행하는 것이다.

어떤 추가적인 기능들을 할까?

현재 사용중인 키보드는 이 블로그에 글을 작성하는 것 처럼 타이핑을 할 수 있도록 해준다. 즉 입력장치로 구분할 수 있다.

마우스 또한 클릭, 드래그 등등을 통해 추가적인 기능을 할 수 있다. 마찬가지로 입력장치이다.

내가 보고 있는 모니터는 이러한 입력장치를 사용한 결과를 보여준다. 키보드로 입력한 결과를 보여주고 마우스로 그린 그림을 보여줄 수 있다. 즉 출력장치라 할 수 있다.

모두 같은 하드웨어이지만 키보드, 마우스, 모니터, 스피커, 프린트 등등 추가적인 기능을 수행하는 기기들을 주변기기라고 한다.

또한 중요한 요소 중 하나인 중앙 처리 장치와 기억장치가 있다.

중앙처리장치는 Central Processing Unit으로 CPU로 줄여 부른다. 입력장치에서 받은 명령을 실제로 처리하는 곳이다.

이 CPU의 속도는 1초에 얼마나 많은 연산을 하는지로 구분하고, 보통 GHz단위이다.

기억장치는 주기억장치와 보조기억장치로 나뉜다.

주기억장치의 대표적인 예는 RAM이다. RAM은 기억된 정보를 읽어내거나 다른 정보를 기억시킬 수도 있는 메모리이다.

응용프로그램을 일시적으로 불러오거나 데이터를 일시적으로 저장하는데 사용된다.

RAM은 메모리에 얼마나 많은 양의 정보를 저장하느냐에 따라 보통 GB[기가바이트]의 단위로 표시된다.

보조기억장치의 대표적인 예는 HDD, SSD이다. RAM이 일시적으로 데이터를 저장하는 것과 달리 HDD(하드디스크)와 같은 보조기억장치는 영구적으로 저장한다.(GB/TB단위)

즉, 휘발성/비휘발성의 특징 차이이다. 하드디스크는 원판 모양의 플래터를 회전시켜 드라이브에 데이터를 읽고 쓰는 원리이다.

SSD는 별도로 내부에 움직이는 부품이 없고 더 빠른 속도로 데이터를 읽고 쓴다.

생각해볼 점

1. 어떻게 USB는 지금처럼 보편화 될 수 있었을까? 다른 회사들은 이 표준을 피하고 싶어할까?

   1990년대 이전에는 컴퓨터와 주변기기(키보드, 모니터, 마우스 등등) 연결에 사용하는 인터페이스가 다양했다.
   이와 관련한 지식이 부족하면 사용하기 힘들고, 제조사들도 곤란한 경우가 있었다.(다양한 인터페이스에 맞추려면)
   그래서 개발된 것이 USB라고 볼 수 있다. USB의 장점은 아래와 같다.
   별 다른 조작 없이 꽂기만 하면 즉시 사용가능
   주변기기가 별도 외부 전원 없이 동작
   Plug and Play 지원(일부 USB장치는 추가 SW설치 필요)
   Hot Swapping지원(컴퓨터 전원 켜진 상태로 연결/분리 가능)
   
   
   위와 같은 장점들과 더불어 제조사들에게 가장 큰 이득이었을 특허사용료 무료인 점으로 인해
   지금처럼 보편화가 될 수 있지 않았나 싶다.
   
   
   
   
   USB 표준은 굉장히 편리하고 좋지만 다른 회사에선 USB 표준을 피하고 싶을까????
   내 생각은 그럴 것 같다.
   먼저 이렇게 보편화 된 USB이고 현재는 무료로 특허 사용 가능하지만 유료로 바뀔 가능성도 없진 않겠다.(낮지만)
   그래서 각 회사마다 자신들이 독자적으로 개발한 인터페이스가 표준으로 채택되고 이를 사용하는 것이 가장 안전한 상황이라고 생각한다.
   정리하자면 현재 USB 표준을 사용하는 것이 편하고 보편화 되어있으니 다른 표준을 찾아 사용하고 싶어 한다기보다는
   좀 더 안전한 상황은 독자적으로 개발한 인터페이스가 표준으로 채택되고 널리 사용되는 것이라 생각하여 피하고 싶을 것이라 생각한다.
   소비자 입장에서는 인터페이스가 다양하면 불편하겠지만..

2. SSD가 아닌 HDD를 사용해야 하는 이유가 있을까?

   특징을 비교해보자면
   HDD : 용량에 비해 저렴한 가격, 안정적, 속도 느림, 소음 심함
   SSD : 속도 빠름, 소음 없음(물리적 동작 없기 때문), 비쌈
   
   
   위와 같은 특징을 고려해봤을 때 HDD는 백업용 저장공간이 필요할 때 SSD 보다 유용하게 쓰일 것이다.

edwith에서 제공하는 CS50 강의를 참고로 학습하여 정리한 글입니다. 틀린 내용을 말씀해주신다면 언제든지! 수정하겠습니다. 감사합니다.

http://www.edwith.org/