기본이론 - 컴퓨터일반 - CD/MD, CPU, Addressing, 하드디스크

중요한 개념과 단어 설명은 TTA 한국정보통신기술협회 및 용어 설명 사이트를 참고하였습니다.

https://terms.tta.or.kr/main.do

http://www.ktword.co.kr/index.php

Wiki(https://www.wikipedia.org/)와 copilot의 도움도 받았음을 밝힙니다.

 

<목차>

1. CD/MD의 기록 방식 비교
2. CPU 스케쥴링
3. Addressing Mode
4. 하드디스크

 

1. CD(Compact Disk, Magnetic Disk)의 기록 방식 비교

  * CAV (Constant Angular Velocity, 등각속도)
    디스크를 항상 일정한 속도로 회전시킴
    바깥쪽 트랙으로 갈수록 데이터가 더 많이 지나감 → 트랙 외곽에서는 전송률이 높아짐
    하드디스크나 일부 레이저디스크, MD에 사용

  * CLV (Constant Linear Velocity, 등선속도)
    레이저가 데이터를 읽는 선속도를 일정하게 유지
   이를 위해 디스크 회전속도를 계속 조절해야 함
   CD, DVD에서 주로 사용 → 균일한 전송률 제공

항목	CLV(CD)	CAV(MD)
속도 제어	선속도 일정 → 회전속도 가변	회전속도 일정 → 선속도 변화
전송률	일정함	위치에 따라 다름
구조	기계적으로 복잡	구조 단순
용도	연속적 데이터 (오디오, 동영상)	빠른 접근 필요한 데이터 (디지털 녹음)
대표 매체	CD, DVD	MD, 일부 HDD

 

2. CPU 스케쥴링

  1) CPU 활용율 (CPU Usage Rate)

      컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)가 전체 시간 중 실제로 작업에 사용된 비율을 의미.
       CPU 활용률 = (작업 처리에 사용된 시간 / 전체 시간) × 100%

  2) Throughput : 단위 시간당 처리된 작업의 수 또는 데이터의 양

용어	설명
Latency(지연 시간)	작업 하나를 처리하는 데 걸리는 시간
Throughput(처리량)	일정 시간 동안 여러 작업을 얼마나 처리했는지
Bandwidth(대역폭)	최대 전송 가능 용량 (Throughput과는 실사용량 vs 최대치의 관계)

 

  3) 스케줄링 알고리즘
스케줄링 알고리즘을 구현할 때 스케줄링의 여러 가지 목적 중 서로 상반되는 것이 있을 수 있다. 알고리즘 작성에는 일괄 처리인 지와 대화형인지와, CPU, I/O의 사용 비율, 우선 순위 부여 여부와 부여할 경우 해당 프로세스의 선점 정도, 페이지 부재 정도가 고려된다. 스케줄링 알고리즘에는 다음과 같은 종류가 있다.

구분	종류
비선점 프로세스 스케줄링	1) FCFS 스케줄링(First Come First Served Scheduling) 2) SJF 스케줄링(Shortest Job First Scheduling) 3) HRRN 스케줄링(Highest Response Ratio Next Scheduling)
선점 프로세스 스케줄링	1) RR 스케줄링(Round Robin Scheduling) 2) SRTF 스케줄링(Shortest Remaining-Time First Scheduling) 3) MQS:다단계 큐 스케줄링(Multilevel Queue Scheduling) 4) MFQ:다단계 피드백 큐 스케줄링(Multilevel Feedback Queue Scheduling) 5) RM 스케줄링(Rate Monotonic Scheduling) 6) EDF 스케줄링(Earliest Deadline First Scheduling)

3. Addressing Mode

  어셈블리어나 기계어 명령어에서 피연산자의 위치(주소)를 지정하는 방법

 

  1) Base Register Addressing Mode :

      기본이 되는 Base Register(기준 레지스터)에 저장된 주소에 명령어 내

      오프셋(displacement)을 더해서 실제 주소를 계산하는 방식
      계산식: Effective Address = Base Register + Offset
     

      예시 (Intel 문법 기준):

               MOV AX, [BX + 10]  ; BX가 Base Register
      특징 : 주로 구조체나 스택 프레임 접근에 사용
                프로그램의 위치 독립성 유지에 유리

 

  2) Index Addressing Mode :

      Index Register(인덱스 레지스터)의 값에 상수 오프셋을 더하여

     실제 메모리 주소를 계산
     계산식: Effective Address = Index Register + Offset

     예시:

              MOV AX, [SI + 5]  ; SI는 Index Register
     특징: 배열 요소 접근에 유용
              반복 구조에서 많이 사용됨 (for-loop 같은 경우)

   * Base와 Index는 둘 다 “레지스터 + 오프셋” 구조지만,
      Base는 기준 주소(예: 스택 프레임 등)
      Index는 반복되는 데이터 접근(예: 배열 인덱스 등)

 

  3) Immediate Addressing Mode :

      명령어 내에 실제 데이터(상수)가 포함되어 있는 방식

      예시:

                MOV AX, 5  ; 5가 직접적인 값 (immediate)
      특징: 빠름 (메모리 접근 없이 사용)
              값이 변하지 않음 (상수)
      명령어 크기가 커질 수 있음 (값이 함께 들어가므로)

 

  4) Implied Addressing Mode :

     명령어 자체에 피연산자가 명시되어 있지 않지만, 레지스터나 값이 암시적으로 정해진 경우
 

     예시 (명령어 자체가 의미를 가짐):

           CLC     ; Carry 플래그를 Clear
           IN        ; 포트에서 입력 (대개 AL 사용이 암시됨)
      특징: 피연산자가 명령어에 암시되어 있음
               명령어가 간결
       사용자의 명시 없이 내부적으로 특정 레지스터 사용

 

4. 하드디스크

 

단단한 원형 디스크(65~95mm 직경)로 구성된 자기적 저장장치

 

<물리적 관점의 구조>

  - 외부 구조  :  기판, 데이터 케이블 커넥터, 전원 커넥터, 하드 덮개 등
  - 내부 구조  :  플래터, 헤드, 트랙, 헤드, 섹터, 실린더 등으로 구성
      * 플래터 (Platter, 디스크 원판)
        데이터 저장용 회전 원판으로, 양면에 자기물질로 덮여있고
        이를 회전시켜, 표면에 자기적으로 기록,저장된 자기 패턴에 따른, 데이터를 읽고씀
     * 읽기 쓰기 헤드 (Head)
        각 플래터 상하 표면 바로 위에서 움직이며, 자기 표면 정보를 읽고 씀
        모든 (다수의) 헤드들은, 이들을 한꺼번에 이동시키는 디스크 암(disk arm)에 부착됨  
     * 트랙 (Track)
        플래터 표면이, 원형 트랙들에 의해, 논리적으로 나뉘어져 있음
     * 섹터 (Sector)
        각 트랙 내부를 수백개의 섹터들로 나뉘고 있음
        각 섹터는 고정 크기(512 바이트, 4kB 등)이며 가장 작은 전송 단위임
     * 실린더 (Cylinder), 암 (disk arm)
        동일 암(disk arm) 위치에 있는 (헤드가 있는) 트랙들의 집합이 하나의 실린더를 형성함
        하나의 디스크 드라이브에 수천개의 동심원 실린더가 존재 가능
  - 동작 제어  :  제어 회로, 엑추에이터, 스핀들 모터 등
 
  - 디스크 내 특정 주소 지정
     - 드라이브 번호, 실린더 번호, 트랙 번호, 섹터 번호

  - 디스크 접근 시간
     - 탐색시간(seek time), 회전지연시간(rotational latency), 데이터전송시간(transmission time)