IT/자격증

정보처리기사 필기 요약(2)

뚱늉 2016. 12. 27. 12:21

2과목 전자계산기

 

01. 주요 논리회로 

 

 

02. 불대수의 기본 공식

 

  교환 법칙 : A+B=B+A, A · B= B · A

  결합 법칙 : A+(B+C)=(A+B)+C, A · (B · C)=(A · B) · C

  분배 법칙 : A · (B+C) = A · B + A · C, A+B · C = (A+B) · (A+C)

  먹등 법칙 : A+A=A, A · A= A

 

03. 반가산기(Half - Adder)

- 2개의 비트 X, Y 를 더한 합 S와 자리올림 C를 구하는 회로

- 1개의 XOR회로와 1개의 AND 회로로 구성

전가산기(Full - Adder)

- 3개의 입력과 2개의 출력

- 2개의 반가산기와 1개의 OR회로로 구성

 

04. 플립플롭

 

- 플립플롭은 전원이 공급되고 있는 한 , 상태의 변화를 위한 신호가 발생할 때까지 현재의 상태를 그대로 유지하는 논리회로이다.

 

- 플립플롭 1개가 1Bit를 구성하는 2진 셀(Binary Cell) 이 된다.

 

- 반도체 기억장치에서 2진수 1자리 값을 기억하는 메모리 소자이다.

 

- 플립플롭은 레지스터를 구성하는 기본소자이다.

 

- 기본적인 플립플롭은 2개의 NAND 또는 NOR 게이트를 이용하여 구성한다.

 

＊ RS 플립플롭

플립플롭의 기본으로 S와 R선의 입력을 조절하여 임의의 Bit 값을 그대로 유지시키거나 , 무조건 0또는 1의 값을 기억시키기 위해서 사용

 

＊JK 플립플롭

 

- RS FF에서 S=R=1일 때 동작되지 않는 결점을 보완한 플립플롭

- RS FF의 입력선 S와 R을 JK FF의 입력선 J와 K로 사용함

- 모든 플립플롭의 기능을 포함함.

 

＊D 플립플롭

 

- RS FF의 R선에 인버터(Inverter)를 추가하여 S선과 하나로 묶어서 입력선을 하나만 구성한 플립플롭

- 입력하는 값을 그대로 저장하는 기능을 수행함

 

＊T 플립플롭

 

- JK FF의 두입력선을 묶어서 한개의 입력선으로 구성한 플립플롭

- T=0인 경우는 변화가 없고, T=1인 경우에 현재의 상태를 토글(Toggle)시킴. 즉 원 상태와 보수상태의 2가지 상태로만 서로 전환됨.

 

＊매스터- 슬레이브(M/S)

 

- 출력 측의 일부가 입력 측에 궤한되어 유발되는 레이스현상을 없애기 위해 고안된 플립플롭

- 2개의 플립플롭으로 구성되는데, 한 쪽 회로가 마스터이고 다른 한 쪽이 슬레이브의 위치에 있어 마스터- 슬레이브 플립플롭이라함.

 

<RS 플립플롭>

S

R 

Q(T+1) 

비고

 0 

0 

 Q(T)

상태변화 없음 

0 

1 

0 

항상 0

1 

0 

1

 항상 1

1 

1

 동작안됨

 불가

 

<JK 플립플롭>

J 

K 

Q(T+1) 

비고 

0 

0 

Q(T) 

상태변화없음 

0 

1 

0 

항상 0 

1

0

1

항상 1

1

1

보수

보수

 

<D 플립플롭>                            <T 플립플롭>

 

T

Q(T+1) 

0 

Q(T)

1 

D

Q(T+1)

0

0

1

1

 

 

 

 

 05. 자료 구성단위

 

- Bit : 정보 표현의 최소단위

- Nibble :  4Bit 구성문자

- Field : 정보의 논리적 표현의 최소단위

- n Bit로 표현 가능한 표현 가지수 :

 

 06. 음수의 표현과 표현 범위

 

종류 

표현 범위 

부호와 절대치 

부호와 1의 보수 

 

부호와 2의 보수 

 

 

 

 

06. 부동소수점 표현

 

- 부동 소수점 방식은 소수점이 포함된 실수 데이터의 표현과 연산에 사용하는 방식이다.

 

- 고정 소수점 방식으로 표현하는 것보다 매우 큰 수나 작은 수 , 매우 정밀한 수를 적은 비트로 표현할 수 있다.

 

- 고정 소수점 방식에 비해 연산 시간이 많이 걸린다.

 

- 지수부와 가수부를 분리하는 정규화 과정이 필요하다.

 

- 4Byte를 사용하는 단정도가 가수부를 4Byte 추가하여 좀 더 정밀하게 표현할 수 있는 8Byte배정도 표현법이 있다.

 

부동 소수점 수의 연산 방법

 * 덧셈, 뺄셈

1. 0인지의 여부를 조사한다.

2. 가수의 위치조정 : 두 자료의 지수를 비교한 후 소수점의 위치를 이동하여 지수가 큰 쪽에 맞춘다.

3.가수부값끼리 더하거나 뺀다.

4. 결과를 정규화한다.

 

* 곱셈

1. 0 인지 여부를 조사한다.

2. 지수를 더한다.

3. 가수를 곱한다.

4. 결과를 정규화한다.

 

* 나눗셈

1. 0인지의 여부를 조사한다.

2. 부호를 결정한다.

3. 피제수가 제수보다 작게 피제수의 위치를 조정한다.

4. 지수의 뺄셈을 한다.

5. 가수의 나눗셈을 한다.

 

 

07. 오류 검출/ 교정 코드

- 패리티 검사 코드 : 코드의 오류를 검사하기 위해서 Data Bit 외에 1Bit의 패리티 체크 비트를 추가함, 1Bit의 오류만 검출 가능

 

- 해밍 코드 : 오류 검출( 2Bit) 및 교정 (1Bit)이 가능한 코드로 1,2,4,8,16 · · · 2의 n승 번째 오류 검출을 위한 패리티 비트임.

 

 

08. 중앙처리장치의 구성

 

- 제어장치(Control Unit) : 주기억장치에 기억된 명령을 꺼내서 해독하고, 시스템 전체에 지시 신호를 내는 장치

 

- 연산장치(ALU : Arithmetic and Logic Unit) : 제어장치의 명령에 따라 실제로 연산을 수행하는 장치

 

- 레지스터(Register) : 컴퓨터의 중앙처리장치에서 사용되는 고속 메모리로, 처리에 필요한 내용을 일시적으로 기억하는 역할을 수행하며, 메모리 중에서 속도가 가장빠름. 

 

 

09. 레지스터의 종류

 

- 프로그램 카운터(PC: Program Counter) : 다음에 실행할 명령어의 주소를 기억하는 레지스터

 

-명령 레지스터 (IR: Instruction Register) : 현재 실행중인 명령을 기억하는 레지스터

 

- 메모리 주소 레지스터( MAR : Memory Buffer Register) : 기억장치에서 사용하는 데이터를 기억하는 레지스터

 

- 베이스 레지스터(Base Register) : 명령이 시작되는 최초의 번지를 기억하는 레지스터

 

- 프로그램 상태 레지스터(PSWR : Program Status Word Register) : 시스템 내부의 순간순가의 상태를 기록하고 있는 정보인 PSW(Program Status Word)를 저장하고 있는 레지스터

 

- 인덱스 레지스터(Index Register) : 주소 변경, 서브루틴 연결, 반복 연산 수행 등의 역할을 하는 레지스터

 

- 메이저 스테이트 레지스터(Major State Register) : CPU의 메이저 상태를 저장하고 있는 레지스터

 

 

10. 연산자의 4대 기능

- 함수 연산 기능

- 자료 전달기능

- 제어 기능

- 입/출력 기능

 

11. 명령어 형식

 

0- 주소 명령어

- Operand부가 없이 OP-code부만으로 구성됨(자료의 주소를 지정할 필요가 없음)

- 주소의 사용 없이 스택에 연산자와 피연산자를 넣었다 꺼내어 연산한 후 결과를 다시 스택에 넣으면서 연산하기 때문에 원래의 자료가 남지 않음.

 

1- 주소 명령어

- Operand부가 1개로 구성되며, 연산의 결과는 Operand 1에 기록됨.

- 여러개의 범용 레지스터를 가진 컴퓨터에 사용됨.

- 연산 이전의 데이터 일부를 기억하지 못함(Operand 1에 있던 원래의 자료가 파괴됨)

 

3- 주소 명령어

- Operand부가 3개로 구성되며, 연산의 결과는 Operand 3에 기록됨.

- 연산 후에 입력 자료가 변하지 않고 보존됨.

- 프로그램의 길이는 짧아지지만, 명령어 한개의 길이가 길어짐.

 

12.  접근 방식에 의한 주소지정 방식

 

* 묵시적 주소지정 방식(Implied Addressing Mode)

- Operand가 명령어에 묵시적으로 정의되어있는 경우

- 스택을 이용하는 0-주소 명령어에 사용됨.

 

* 즉시 주소지정 방식(Immediate Addressing Mode)

- 명령어의  Operand 부분에 데이터를 기억하는 방식

- 별도의 메모리에 접근하지 않고 CPU에서 곧바로 자료를 이용하므로 실행속도가 가장 빠름

- 메모리 참조횟수 : 0

 

* 직접 주소지정방식(Direct Addressing Mode)

- 명령어의 Operand 부분에 유효 주소 데이터가 있는 방식

- 메모리 참조 횟수 : 1

 

* 간적 주소지정 방식(Indirect Addressing Mode)

- 명령어의 Operand 부분에 실제 데이터의 위치를 찾을 수 있는 번지를 가지고 있는 방식

- 메모리 참조횟수 : 2회이상

 

 

13.  계산에 의한 주소지정 방식

 

* 절대 주소지정 방식(Absolute Addressing Mode)

- 기억 장치 고유의 번지로서 0,1,2,3 과 같이 16진수로 약속하여 순서대로 정해 놓은 번지인 절대 주소로 주소를 지정하는 방식

 

* 상대 주소지정 방식(Relative Addressing Mode)

- 유효주소 : 명령어의 주소 부분 + PC

 

* 베이스 레지스터 주소지정 방식(Base Register Addressing Mode)

- 유효주소 : 명령어의 주소 부분 + Base Register

- 베이스 레지스터(Base Register) : 명령이 시작되는 최초의 번지를 기억하고 있는 레지스터

 

* 인덱스 레지스터 주소지정 방식(Indexed Addressing Mode)

- 유효주소 :  명령어의 주소부분 + Index Register

- 인덱스 레지스터(Index Register) : 주소 변경, 서브루틴 연결, 반복 연산 수행 등의 역할을 하는 레지스터

 

14.  마이크로 오퍼레이션(Operation)

 

- 명령을 수행하기 위해 클록 펄스에 기준을 두고 CPU 내의 레지스터와 플래그의 상태 변환을 일으키는 동작

 

- 레지스터에 저장된 데이터에 의해서 이루어짐.

 

- 마이크로 오퍼레이션을 순서적으로 일어나게 하려면 제어신호가 필요함.

- 메이저 상태: 현재 cpu가 하고 있는 작업의 상태

- PSW(Program Status Word) : 시스템의 순간순간의 상태기억 

 

 

15.  메이저 스테이트 변천과정

 

 - 인출단계(Fetch Cycle), 간접단계 (Indirect Cycle), 실행단계(Execute Cycle), 인터럽트 단계(Interrupt Cycle)

 

16.ROM의 종류

- Mask ROM : 제조 공장에서 프로그램화하여 생산한 ROM으로, 사용자가 내용을 변경시킬 수 없음

 

-PROM(Programmable ROM) : PROM 프로그램 장치라는 특수 장비를 이용하여 비어 있는 ROM에 사용자가 한 번만 내용을 기입할 수 있으며, 이후엔 읽기만 가능함

-

-EPROM(Erasable PROM) :

• 자외선을 쏘여서 기록한 내용을 지울 수 있고, PROM 프로그램 장치로 기록할 수도 있음
• 사용자가 여러 번 반복해서 지우거나 기록할 수 있음
-EAROM(ErasableAlterable ROM) : 전기적 특성을 이용하여 기록된 정보의 일부를 바꿀 수 있는 ROM

- EEPROM(Electronic EPROM) : 전기적인 방법을 이용하여 기록된 내용을 여러 번 수정하거나 새로운 내용을 기록할 수 있는 ROM

 

 

17. RAM

 

 

 동적 램(DRAM)

 정적 램(SRAM)

 구성 소자

 콘덴서

 플립플롭

 특징

전원이 공급되어도 일정시간이 지나면 전하가 방전되므로 주기적인 재충전(Refresh)이 필요함

 

전원이 공급되는 동안에
는 기억 내용이 유지

 

전력 소모

적음

많음

접근 속도

느림

 빠름

집적도(밀도)

높음

낮음

가격

저가

고가

용도

일반적인 주기억장치

캐시 메모리

 

 

 

18.RAM/ROM의 용량 계산

 

ㆍ2워드의 수 × 워드의 크기
ㆍ워드의 수 = 입력 번지(주소)선의 수 = MAR = PC
ㆍ워드의 크기 = 출력 데이터선의 수 = Data Bus의 비트 수 = MBR = DR = IR

 

 19. 보조기억장치

 

 자기 디스크(Magnetic Disk)

ㆍ자성 물질을 입힌 금속 원판을 여러 장 겹쳐서 만든 기억장치
ㆍDASD(Direct Access Storage Device) 장치로서 순차적 또는 직접 접근이 가능함
ㆍ용량이 크고, 접근속도가 빠름
ㆍ데이터 접근 시간(Access Time) = Seek Time + Rotational Delay Time + Transmission Time

자기 테이프(Magnetic Tape)
ㆍ주소의 개념을 사용하지 않고, 처음부터 차례대로 처리하는 순차처리(SASD)만 할 수 있음
ㆍ대량의 자료를 장시간 보관하는 데 가장 유리한 장치

 

 

 

 20. 연관 기억장치( Associative Memory)

 

 •기억장치에서 자료를 찾을 때 주소에 의해 접근하지 않고, 기억된 내용의 일부를 이용하여 접근할 수 있는 기억장치로, CAM(Content Addressable Memory)이라고도 한다.

• 주소에 의해서만 접근이 가능한 기억장치보다 정보 검색이 신속하다.

• 캐시 메모리나 가상 메모리 관리 기법에서 사용하는 Mapping Table에 사용된다.

• 외부의 인자와 내용을 비교하기 위한 병렬 판독 논리 회로를 갖고 있기 때문에 하드웨어 비용이 증가한다.

 

 

21. 복수 모듈 기억장치
ㆍ개별적으로 데이터를 저장할 수 있는 기억장치 모듈을 여러 개 가진 기억장치
ㆍ기억장소의 접근을 보다 빠르게 하여 주기억장치와 CPU의 속도 차의 문제점을 개선함
ㆍ메모리 인터리빙(Memory Interleaving) : 기억장소의 연속된 위치를 서로 다른 뱅크로 구성하여 하나의 주소를 통하여 여러 개의 위치에 해당하는 기억장소를 접근할 수 있도록 하는 방법

22. 캐시 메모리(Cache Memory)
ㆍCPU의 처리 속도와 주기억장치의 접근 속도 차이를 줄이기 위해 사용하는 고속 Buffer Memory
ㆍ주기억장치에서 미리 사용할 데이터를 CPU에 근접하는 속도를 가진 캐시 메모리에 기억시켜서 수행속도를 향상시킴

 

23. 가상 메모리(Virtual Memory)
ㆍ 기억용량이 작은 주기억장치를 마치 큰 용량을 가진 것처럼 사용할 수 있도록 하는 기법
ㆍ사용자는 프로그램의 크기에 제한 받지 않고 프로그램의 실행이 가능함
ㆍ보조기억장치로 DASD 장치(자기디스크)를 많이 사용함
ㆍ가상 메모리의 관리 기법 : 페이징(Paging) 기법, 세그먼테이션(Segmentation) 기법

 

24.입/출력의 제어방식

Programmed I/O
ㆍ필요한 I/O 완료 여부를 체크하기 위해 CPU가 상태 Flag를 계속 조사하는 방식
ㆍCPU에 의한 I/O라고도 함
ㆍI/O 작업 시 CPU는 계속 I/O 완료 여부를 체크해야 하므로 다른 작업을 할 수 없음

Interrupt I/O
ㆍCPU가 계속 Flag를 검사하지 않고 데이터가 준비되면 인터페이스가 CPU에 입·출력을 요구하고, 입·
출력 전송이 완료되면 CPU는 수행 중이던 프로그램으로 되돌아가서 수행을 재개하는 방식
ㆍCPU가 계속 Flag를 검사하지 않아도 되기 때문에 Programmed I/O보다 효율적임

DMA(Direct Memory Access)에 의한 I/O
ㆍ데이터 입·출력 전송이 CPU를 통하지 않고 직접 주기억장치와 주변장치 사이에서 수행되는 방식
ㆍCPU를 거치지 않고 메모리와 입·출력장치가 직접 통신하기 때문에 CPU에 부하가 증가되지 않으며, CPU의 상태 보존이 필요 없음
ㆍ대량의 데이터를 고속으로 전송할 때 유리한 방식

Channel에 의한 I/O
ㆍ채널(Channel) : 신호를 보낼 수 있는 전송로로써, 입·출력 장치와 주기억장치를 연결하는 중개 역할을 담당하는 부분
ㆍCPU의 도움 없이 입·출력 동작을 수행하도록 지시하고, 작업이 끝나면 CPU에게 인터럽트로 알려줌
ㆍ채널의 종류 : Selector Channel, Multiplexer Channel, Block Multiplexer Channel

 

 

25.인터럽트 수행 순서
① 인터럽트 요청 신호 발생
② 현재 수행 중인 명령을 완료하고, 상태를 기억시킴
③ 어느 장치가 인터럽트를 요청했는지 찾음
④ 인터럽트 취급 루틴 수행
⑤ 보존한 프로그램 상태 복귀

26.인터럽트 우선순위
전원 이상 > 기계 이상 > 외부 신호 > 입·출력 > 명령어 잘못 > 프로그램 검사 > SVC