[컴퓨터구조] 1. Computer Abstractions and Technology (2)

BIOS (Basic Input/Output System)

BIOS는 "Basic Input/Output System"의 약자로, 컴퓨터의 기본 입출력 시스템을 관리하고 초기화하는 소프트웨어입니다. BIOS는 컴퓨터의 부팅 프로세스 중에 실행되며, 컴퓨터 하드웨어와 운영 체제 간의 중요한 인터페이스 역할을 합니다.

• On PCs, the BIOS contains all the code required to control the keyboard, display screen, disk drives, serial communications, and a number of miscellaneous(다양한) functions.
• The BIOS is typically place in a ROM(Read Only Memory) chip. 
  --> This ensures that the BIOS will always be available and will not be damaged by disk failures.

 

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Technology Trends

• Current Technology: CMOS VLSI (Complementary Metal Oxide Semiconductor) (Very Large Scale Integration)
• Trends: Moore's Law

Instruction Sets (MIPS)

• The MIPS instruction set
• Software concerns: procedures, staks, ...

MIPS ISA

Logic and Arithmetic

• Binary numbers and arithmetic
• Adder & ALUs; multiplication & division
• Floating Point

ALU

Performance

• Response time(응답시간), Throughput(처리량)

Processor Implementation

• Basic implementation
  - Single-Cycle: 1 clock
  - Multicycle: multiple clock
• Pipelined implementation

Piprlined implementation

Memory Systems

▶ Memory Hierarchy

• Register
• Cache memory: making access faster.
• Main memory
• Virtual memory: making memory larger using disk.
• Disk

Memory Hierarchy

Input/Output

• Impact of I/O Performance
• Buses
• Interfacing

 

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2. Technology Trends

1) Brief History of Computer Technology

 

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SBY 2-1

1. What is BIOS(Basic Input/Output System)?

▶ BIOS(Basic Input/Output System)

: 컴퓨터의 기본 입출력 시스템을 관리하고 초기화하는 소프트웨어 placed in ROM(Read Only Memory) chip.

--> 컴퓨터 하드웨어와 운영체제 간의 인터페이스

• PC에서 BIOS는 keyboard, display screen, disk drive, serial communications, number of miscellaneous(다양한) functions를 control하기 위한 code를 포함한다.

 

2-1. Can you explain memory hierarchy with some illustrative figures?

▶ Memory hierarchy

: 데이터와 명령을 저장하고 액세스하는 데에 사용되는 메모리 계층 유형

• Register
• Cache memory --> L1, L2, L3
  : 데이터 및 명령어를 main memory로부터 빠르게 로드하여 CPU에게 제공하여, 실행 속도를 향상시킨다.
• Main memory = RAM(Random Access Memory)
  : 프로그램 실행 중에 데이터와 명령어를 저장하는 주 메모리
• Virtual memory
  : Making memory larger using disk.
• Secondary Storage = Disk
  : 비휘발성 메모

 

2-2. What are cache memory and virtual memory for?

1. OS --> RAM(main memory)
2. Swap: main memory --> secondary storage(disk)
3. Page fault: 만약 프로그램이 RAM(main memory)에서 필요한 정보를 찾지 못하면, OS는 virtual memory에서 찾아와 main memory에 로드한다.

▷ RAM(main memory) <-- virtual memory --> secondary storage(disk)

• RAM, virtual memory: 프로세스의 일부만 main memory에 로드하고, 나머지는 virtual memory에서 보관한다. (어쨌든 실행중인 프로세스의 코드)
• secondary storage(disk): 프로그램 코드의 나머지 부분