[심화문제] PART 02 컴퓨터의 구조와 성능 향상

쉽게 배우는 운영체제

조성호 저

명쾌한 비유와 사례로 쉽게 배우는 운영체제의 구조와 원리 컴퓨터 관련 학과 학생을 대상으로 운영체제의 구조와 원리를 설명한 책이다. 주요 개념은 일상생활의 사례를 통해 쉽게 이해하고, 개념 간의 관계는 다양한 그림과 표로 명확히 정리할 수 있다. 20년 가까이 강의해온 저자의 내공이 고스란히 녹아 있어 복잡하고...

 

 

 

[심화문제]

 

1. 컴퓨터에서 클록이 하는 역할을 설명하시오.

클록이 일정한 간격으로 틱을 만들면 거기에 맞추어 CPU 안의 모든 구성 부품이 작업을 한다.

버스에는 여러 개의 부품이 연결되어 있는데, 메인보드의 클록이 틱을 보낼 때마다 데이터를 보내거나 받는다.

 

 

2. 프로그램 카운터 레지스터의 역할을 설명하시오.

다음에 실행할 명령어의 주소를 기억하고 있다가 제어장치에 알려준다.

 

 

3. 제어 버스, 주소 버스, 데이터 버스에 대해 설명하시오.

• 제어 버스
  • 다음에 어떤 작업을 할지 지시하는 제어 신호가 오고 간다.
  • 메모리에서 데이터를 가져올 때는 읽기 신호를 보내고, 처리한 데이터를 메모리로 옮겨놓을 때는 쓰기 신호를 보낸다.
  • 제어 버스의 신호는 CPU, 메모리, 주변장치와 양방향으로 오고 간다.
• 주소 버스
  • 메모리의 데이터를 읽거나 쓸 때 어느 위치에서 작업할 것인지를 알려주는 위치 정보(주소)가 오고 간다.
  • 주소 버스는 메모리 주소 레지스터와 연결되어 있으며 단방향이다.
• 데이터 버스
  • 제어 버스가 다음에 어떤 작업을 할지 신호를 보내고 주소 버스가 위치 정보를 전달하면 데이터가 데이터 버스에 시렬 목적지까지 이동한다.
  • 데이터 버스는 메모리 버퍼 레지스터와 연결되어 있으며 양방향이다.

 

 

4. 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리를 비교하여 설명하시오.

• 휘발성 메모리 : 일반적으로 메인메모리에는 DRAM을 사용하고, 캐시 같은 고속 메모리에는 SRAM을 사용하며 데이터를 한 번 저장하면 바꿀 수 없다.
• 비휘발성 메모리 : 전력이 끊겨도 데이터를 보관해야 하므로 메모리 내부가 복잡하고 속도가 드리며 가격이 비싸다.

 

 

5. DDR SDRAM에 대해 설명하시오.

CPU는 3GHz 이상의 매우 빠른 속도로 작동하지만 SDRAM은 메인보드의 시스템 버스와 같은 속도로 느리게 작동하여 전반적인 작업 속도를 떨어뜨리는 문제가 있다. 이러한 속도 차이를 완화하기 위해 SDRAM의 대역폭을 늘려 데이터 입출력 속도를 빠르게 한 것이 DDR SDRAM이다.

 

 

6. 스폴에 대해 설명하시오.

CPU와 입출력장치가 독립적으로 동작하도록 고안된 소프트웨어적인 버퍼로, 대표적인 예는 프린터에 사용되는 스풀러다. 스풀러는 인쇄할 내용을 순차적으로 출력하는 소프트웨어로 출력 명령을 내린 프로그램과 독립적으로 동작한다.

 

 

7. 즉시 쓰기 방식의 캐시와 지연 쓰기 방식의 캐시를 비교하여 설명하시오.

• 즉시 쓰기는 캐시에 있는 데이터가 변경되면 이를 즉시 메모리에 반영하는 방식이다. 메모리와의 빈번한 데이터 전송으로 인해 성능이 느려진다는 것이 단점이지만, 메모리의 최신 값이 항상 유지되기 때문에 급작스러운 저전에도 데이터를 잃어버리지 않는다.
• 지연 쓰기는 캐시에 있는 데이터가 변경되면 이를 즉시 메모리에 바녕하는 것이 아니라 변경된 내용을 모아서 주기적으로 반영하는 방식으로, 카피백이라고도 한다. 메모리와의 데이터 전송 횟수가 줄어들어 시스템의 성능을 향상할 수 있으나 메모리와 캐시된 데이터 사이읭 불이치가 발생할 수도 있다는 것이 단점이다.

 

 

8. 인터럽트 번호를 사용하는 이유를 설명하시오.

CPU의 작업과 저장장치의 데이터 이동을 독립적으로 운영함으로써 시스템의 효율을 높인다.

 

 

9. 메모리 직접 접근(DMA)에 대해 설명하시오.

메모리는 CPU만 접근 권한을 가진 작업 공간이라 입출력 관리자는 접근이 불가하다는 것이다. 따라서 입출력 관리자에게는 CPU의 허락없이 메모리에 접근할 수 있는 권한이 필요한데, 이러한 권한을 직접 메모리 접근이라고 한다. 데이터 전송을 지시받은 입출력 관리자는 직접 메모리 접근 권한이 있어야 CPU의 관여 없이 작업을 완료할 수 있다.

 

 

10. 메모리 매핑 입출력에 대해 설명하시오.

CPU가 사용하는 메모리 공간과 직접 메모리 접근을 통해 들어오거나 나가는 데이터를 위한 공한을 분리하는 것이다. 이렇게 메모리의 일정 공간을 입출력에 할당하는 기법을 메모리 매핑 입출력이라고 한다.

 

 

 

직업에서 행복을 찾아라. 아니면 행복이 무엇인지 절대 모를 것이다 

-엘버트 허버드