[컴퓨터구조] 기억장치 : 기억장치의 분류와 특성

기억장치 : 기억장치의 분류와 특성

 모든 컴퓨터 시스템들은 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 장치로서 주기억장치와 보조저장장치를 가지고 있습니다.

그러나 최근에는 CPU와 기억장치들 사이에 속도 차이가 커지고 필요한 저장 용량이 증가했습니다.

그에 따라 시스템 성능을 향상시키고 가격 대비 성능을 개선하기 위해 다양한 유형의 기억장치들을 시스템에 포함시키고 있습니다.

기억장치는 CPU가 직접 액세스 할 수 있는 내부 기억장치 (internal memory)와

장치 제어기(device controller)를 통해 액세스 할 수 있는 외부 기억장치(external memory)로 구성됩니다.

기억장치의 분류와 특성에 대해 알아볼까요?

컴퓨터시스템은 프로그램과 데이터를 저장하기 위해 기억장치를 가지고 있다는 것을 알고 계실거에요.

CPU가 어떤 정보를 기억장치에 쓰거나 기억장치로부터 읽는 동작을 액세스(access)한다고 말합니다.

기억장치는 제조 공정과 재료 및 조직에 따라 액세스 하는 방법도 달라지는데요.

다음 4가지로 분류됩니다.

순차적 액세스(sequential access)

: 기억장치에 저장된 정보들을 처음부터 순서대로 액세스합니다.

자기 테이프(magnetic tape) 저장장치가 이 방식을 이용하는데요,

저장되는 모든 정보는 테이프의 처음 위치에서 시작하여 연속적으로 위치하게 됩니다.

그 내용들은 내부적으로 레코드라고 불리는 정보 단위로 분리되어 저장되고, 각 레코드는 고유의 주소를 갖는다.

테이프 전체 내용을 읽고 쓰는 경우는 처음부터 시작하면 됩니다만, 테이프 내 임의의 위치에 저장된 특정 정보를 읽기 위해서는 그 위치에 도달할 때까지 앞부분의 테이프를 모두 통과해야 합니다.

따라서 정보가 저장된 위치에 따라 액세스 시간이 달라집니다.

→ 기억 장치에 저장된 정보를 처음부터 순서대로 액세스 하는 방식

직접 액세스 (direct access)

: 이 액세스 방식에서는 읽기/쓰기 장치가 각 레코드 (혹은 블록)의 근처로 직접 이동한 후에

순차적 검색(sequential searching)을 통해 최종 위치에 도달하는데요.

이 방식에서도 액세스 시간은 정보의 저장 위치에 따라 가변적입니다.

자기 디스크(magnetic disk)와 CD-ROM, DVD 등이 직접 액세스 방식을 이용하는 저장장치입니다.

→ 읽기/쓰기 장치를 정보가 위치한 근처로 직접 이동시킨 후 순차적 검색으로 최종 위치에 도달하여 액세스 하는 방식

임의 액세스 (random access)

: 기억장치 내의 모든 저장 장소들은 고유의 주소를 가지고 있습니다.

또한 별도의 읽기/쓰기 회로를 가지고 있습니다.

따라서 어떤 위치든 임의로 선택될 수 있고, 직접 주소지정 되고, 액세스 될 수 있스빈다.

결과적으로, 기억장치 내의 어떤 위치를 액세스 하든 그에 걸리는 시간이 항상 일정한데요.

반도체 기억장치들이 임의 액세스 방식을 이용합니다.

→ 기억 장소들이 임의로 선택될 수 있으며 기억장치 내의 어떤 위치든 액세스에 걸리는 시간이 동일한 방식

연관 액세스 (associative access)

: 임의 액세스의 변형으로서, 각 기억 장소에는 키(key) 값에 해당하는 비트들이 데이터와 함께 저장되어 있습니다.

액세스 요구(access request)에는 주소 대신에 원하는 비트 패턴이 포함되어 있는데요.

그 비트들과 각 기억 장소의 키 비트들을 비교해 일치하는 기억 장소의 데이터가 읽혀져 출력됩니다.

키 값의 비교에 걸리는 시간은 기억 장소의 위치에 관계없이 일정합니다.

그러나 입력 비트 패턴과 키값들을 한 개씩 순차적으로 비교하면 시간이 많이 걸리므로

일반적으로는 모든 기억 장소의 키값들을 동시에 비교할 수 있는 하드웨어를 포함합니다.

그러나 이 유형은 회로가 복잡하고 가격이 비싸므로 특수한 용도로만 사용됩니다.

→ 각 기억 장소에 포함된 키 값의 검색을 통해 액세스할 위치를 찾아내는 방식