Nginx 설치에서 이어집니다.

Nginx를 설치했으니 PHP와 연동을 해보자.

이전 포스트로 대체한다. Apache버전은 상관이 없으니 x64 Thread Safe 버전으로 3번까지만 따라서 설치하면된다.

연동

nginx 설정​

Nginx 폴더에서 conf/nginx.conf를 수정한다.

http {
    ...
    server {
        ...
        location / {
            root   html;

            # index.php를 추가
            index  index.html index.htm index.php;
        }
        ...
        # pass the PHP scripts to FastCGI server listening on 127.0.0.1:9000
        # 이 부분 주석을 모두 제거해준다.
        location ~ \.php$ {
            root           html;

            # nginx에서 9123포트를 추천한다.
            fastcgi_pass   127.0.0.1:9123;
            fastcgi_index  index.php;

            # SCIPRT를 $document_root 로 변경
            fastcgi_param  SCRIPT_FILENAME  $document_root$fastcgi_script_name;
            include        fastcgi_params;
        }
        ...
    }
}

php-cgi 설정​

nssm을 사용하는 방법과 배치 파일을 만드는 방법이 있는데 전자를 추천한다. bat 파일은 nginx restart를 할 때마다 따로 실행해줘야한다.

다른 포스팅에는 php-cgi 서비를 cmd에서 sc create 명령어를 사용하여 등록하는 부분이 있는데 windows10 환경에서 서비스가 1053 오류를 뱉으며 죽는다. 시간 낭비하지 말자.

nssm​

nginx에 지난 스텝에서 설치한 nssm을 사용한다. nginx\nssm\win64 폴더로 이동해 php 등록 커맨드를 입력한다.

./nssm.exe install php

php-cgi 경로를 선택한 뒤 아래 명령어를 Arguments 필드에 넣어준다.

# 경로를 알맞게 수정해주자.
D:\php7\php-cgi.exe -b 127.0.0.1:9123 -c D:\php7\php.ini

서비스를 실행한다.

실행이 안되는 경우 arguments에 앞의 경로를 제거하고 -b 127.0.0.1:9123 -c D:\php7\php.ini 만 입력해준다.

bat​

배치 파일을 만들어 nginx가 실행 되기전만 php-cgi를 킬 수도 있다.

@ECHO OFF
ECHO Starting PHP CGI...
set PATH=D:\php7;%PATH%
D:\php7\php-cgi.exe -b 127.0.0.1:9123 -c D:\php7\php.ini

위 소스의 경로를 알맞게 수정한 뒤 start-php-cgi.bat으로 저장 후 실행한다.

확인

**nginx\html\**에 index.php를 만든다.

<?php
phpinfo();

localhost:88/index.php로 접속한다.

여담

한 방에 설치하는 방법도 있지만 현재 버전까지는 C:\말고 D:\에 php를 설치한 사람에 대한 배려는 없다. (bat 파일을 건드려봐도 dll 안에 로깅하는 부분에서 오류 발생)

Windows에서 Nginx로 로컬 웹서버를 돌려보자.

다운로드​

Nginx 홈페이지에서 Windows 버전을 다운로드 받는다.

압축을 풀어 원하는 위치(D:\nginx)로 옮겨주자

설정​

apache, iis가 중복이 된다면 conf/nginx.conf 파일을 열어 포트 설정을 바꿔준다.

http {
    ...
    server {
        listen       88; # 여기를 수정해주자.
        server_name  localhost;
    ...
    }
...
}

실행​

nginx.exe를 더블 클릭한다.

서비스 등록

실행은 되었지만 서비스를 등록해야 자동으로 실행되고 on/off를 관리하기가 쉽다. 다른 포스트에 있는 github의 2011년 엔진엑스 서비스 등록 소스는 찾아봐도 없길래 새로운 방법으로 등록한다.

nssm​

nssm에서 서비스 등록 프로그램을 다운받는다.

압축을 풀어주고(D:\nginx\nssm-2.24) 자신의 windows bit에 맞는 폴더에서 nssm.exe를 커맨드로 실행하면 된다.

$ ./nssm.exe install nginx

nginx 경로를 잡아주고 Install Service 버튼을 클릭한다.

실행​

services.msc를 실행해 서비스 창을 열어 nginx를 실행한다.

확인

Nginx - 2. PHP 연동으로 이어집니다.

• 영국 수학자 불에 의해 개발
• AND : 입력 값이 모두 1일 때 1 출력
• OR : 입력 값이 하나라도 1일 때 1 출력
• NOT : 부정

기본 공식​

• 합의 곱을 곱의 합으로 변환
• 분배법칙 예외 : A ＋(B×C) = (A ＋ B)(B ＋ C)
• 드모르강
  • (A ＋ B)` = A`×B`
  • (A×B)` = A`＋ B`
• 멱등
  • A ＋ A = A
  • A×A = A
• 보수
  • A ＋ A` = 1
  • A×A` = 0
• 항등
  • A ＋ 0 = A
  • A ＋ 1 = 1
  • A×0 = 0
  • A×1 = A
• 콘센서스
  • AB ＋ BC ＋ CA` = AB ＋ CA`
  • (A ＋ B)(B ＋ C)(C ＋ A`) = (A ＋ B)(C ＋ A`)
• 복원 : A`` = A
• 기타
  • A ＋ A`B = A ＋ B
  • A ＋ AB = A

카르노 맵​

• 설계된 논리식을 도표로 표현하여 최소화 하는 방법
• Karnaugh map = K-map = 카노맵

AB와 CD의 위치를 바꾸어 계산하는게 쉽다.

논리 게이트

• BUFFER : 입력된 정보를 그대로 출력
• NAND : NOT + AND
• NOR : NOT + OR
• XOR : 입력이 같으면 0, 다르면 1
  • X = A⊕B
  • X = A`B + AB`
  • X = (A + B)(A` + B`)
• XNOR : NOT + XOR
  • X = A⊙B
  • X = (A⊕B)`
  • X = AB + A`B`

조합논리회로

반가산기, 전가산기, 병렬가산기, 반감산기, 전감산기, 디코더, 인코더, 멀티플렉서, 디멀티플렉서, 다수결회로, 비교기 등

반가산기​

2진수 두 개를 더한 합과 자리올림수를 구하는 조합논리회로

• 합은 S, 자리올림(캐리)는 C
• C = AB
• S = A`B + AB` = A⊕B

전가산기​

1bit 2진수 3자리를 더하여 합과 자리올림수를 구하는 조합논리회로

• 두 개의 반가산기와 한 개의 OR GATE로 구성
• 합은 S, 자리올림(캐리)는 C
• C = (A⊕B)C + AB
• S = (A⊕B)⊕C
• 3 × 8 디코더 1개 + 4 입력 OR 게이트 2개로 구성가능

병렬가산기​

n bit로 된 2진수 A, B에 대한 덧셈을 n개의 전가산기를 이용하여 구현한 실질적인 가산기

• 전파지연을 줄이기 위해 Carry Look Ahead 사용
• 전파지연 : ALU Path에서 가장 긴 Delay

반감산기​

1bit 2진수 2자리에 대한 감산을 하는 조합논리회로

• 차는 D, 빌려온 수는 B
• B = A`B
• D = A`B + A`B = A⊕B
• 2 × 4 디코더 1개 + 3 입력 OR 게이트 1개로 구성가능

디코더​

n bit의 코드화된 정보를 그 코드의 각 bit 조합에 따라 2^n개의 출력으로 번역하는 조합논리회로

• n개의 입력을 2^n개의 출력으로
• 명령어의 명령부나 번지를 해독할 때 사용
• 주로 AND 게이트로 구성
• 부호화된 데이터에서 정보를 찾아냄
• n × 2^n 디코더의 AND 게이트 수 : 2^n 개
  • 5 × 8 디코더 : 8개

인코더​

2^n개의 입력선으로 입력된 값을 n개의 출력선으로 코드화해서 출력하는 조합논리회로

• 2^n개의 입력을 n개의 출력으로
  • 16개의 입력선일 경우 4개의 출력선 필요 (2^4)

멀티플렉서​

2^n개의 입력선 중 1개를 선택하여 그 선에서 입력되는 값을 1개의 출력선으로 출력하는 조합논리회로

• 2^n개의 입력선 중 1개의 선을 선택하기 위해 n개의 선택선 이용
  • 16개의 입력선일 경우 4개의 선택선 필요 (2^4)
  • 출력선은 하나

디멀티플렉서​

1개의 입력선으로 들어오는 데이터를 2^n개의 출력선 중 1개를 선택하여 출력하는 회로

• 2^n개의 출력선 중 1개의 선을 선택하기 위해 n개의 선택선 이용
• 16개의 출력선일 경우 4개의 선택선 필요 (2^4)
• 입력선은 하나

순서논리회로

• 외부의 입력과 현재 상태에 따라 출력이 결정
• 논리 게이트 외에 메모리 요소와 피드백 기능을 포함
• 기억기능 존재
• 출력이 일정한 값을 갖지 않음
• 플리플롭과 논리 게이트로 구성
• 동기식과 비동기식으로 나뉨
• 플리플롭, 카운터, 레지스터, RAM, CPU 등

플리플롭​

• 전원이 공급되는한 상태의 변화를 위한 외부신호가 발생할 때까지 현재의 상태를 그대로 유지하는 논리회로
• 레지스터, 카운터, 반도체메모리(RAM)의 기본 구성요소
• 2진수 1bit를 저장 가능
• 두 개의 NAND 또는 두 개의 NOR 게이트를 이용하여 구성

특성표​

순서논리회로의 기능을 나타내는 표로 입력선의 값에 따라 현재 상태가 다음 상태로 어떻게 변하여 저장되는지를 나타낸다.

여기표​

특성표 대신 순서논리회로의 기능을 표로 나타낸 것, 현재 상태 값을 새로운 값으로 변경시키려면 입력선으로 어떤 값을 입력해야 하는가를 나타낸다. 출력을 이용하여 입력을 알아내는 것.

RS 플립플롭​

• Reset-Set FF
• 특성표

• 여기표는 특성표를 떠올리면 구할 수 있다.

D 플립플롭​

• RS 플리플롭의 R선에 인버터(NOT 연산자)를 추가하여 S선과 하나로 묶어서 입력선을 하나만 구성한 플립플롭
• 입력값을 그대로 저장하는 기능을 수행
• 특성표

JK 플립플롭​

• RS에서 S=1, R=1일 때 동작하지 않는 점을 보완한 플립플롭
• RS 플립플롭의 입력선 S와 R에 AND 게이트 2개를 추가하여 JK 플립플롭의 입력선 J와 K로 사용한다.
• 모든 플립플롭의 기능을 포함한다.
• 플립플롭의 네가지 기능을 모두 갖춘 것을 찾으라는 문제가 나오면 RS가 있으면 RS, JK가 있으면 JK
• 특성표

• 여기표는 특성표를 떠올리면 구할 수 있다.

T 플립플롭​

• JK 플립플롭의 두 입력선을 묶어서 한 개의 입력선으로 구성한 플립플롭
• T=1인 경우 현재 상태를 토글한다. 보수가 출력된다.
• 카운터에 이용

M/S 플립플롭​

• 마스터-슬레이브 플립플롭
• 출력 측의 일부가 입력 측에 피드백되어 유발되는 레이스 현상을 없애기 위해 고안된 플립플롭
• 두 개의 플립플롭으로 구성
• 레이스 현상 : 입력이 되는 조합회로의 출력을 플리플롭이 받는 동안 플리플롭의 내부 상태가 변하고 있으면 그 상태값이 피드백통로를 통해 조합회로로 전달되므로 회로가 불안정해지는 현상

자료 구성 단위

비트​

• 자료, 정보 표현의 최소 단위
• 0과 1을 표시하는 2진수 1자리

니블​

• 4bit가 모여 구성
• 16진수 1자리를 표현하기에 적합

바이트​

• 문자를 표현하는 최소 단위
• 8bit가 모여 1Byte
• 1Byte는 256가지의 정보를 표현(2^8bit)
• Alphanumeric은 1Byte, 한글한자는 2Byte
• KB = 2의 10승, MB = 2의 20승...

워드​

• 컴퓨터가 한 번에 처리할 수 있는 명령 단위
• 전워드 : 4Byte (full word)
• 하프워드 : 2Byte (반워드)
• 더블워드 : 8Byte

필드​

• 파일 구성의 최소 단위
• 의미 있는 정보를 표현하는 최소 단위

레코드​

• 하나 이상의 관련된 필드가 모여서 구성
• 컴퓨터 내부 자료 처리 단위
• 논리 레코드를 의미

블록​

• 물리 레코드
• 하나 이상의 논리 레코드가 모여서 구성
• 각종 저장 매체와의 입출력 단위를 의미

파일​

• 프로그램 구성의 기본 단위
• 같은 종류의 여러 레코드가 모여서 구성

데이터베이스​

• 여러 개의 관련된 파일의 집합
• 관계형, 계층형, 망형 DB

진법

2진수​

정수는 나누고 소숫점은 곱하고

8진수​

2진수를 구하고 3자리씩 묶고

16진수​

2진수를 구하고 4자리씩 묶고

보수

• 덧셈회로를 이용하여 뺄셈을 수행하기 위해 사용
• 1의 보수 : 그냥 반전
• 2의 보수
  • 1의 보수를 구한 뒤 1을 더함
  • 뒤에서부터 1이 나올때까지는 그냥쓰고 나머지는 반전

뺄셈​

• 1의 보수 이용 : 자리올림이 발생하면 결과에 자리올림수를 더한다.
• 2의 보수 이용 : 자리올림이 발생하면 버린다.

고정 소수점

정수 데이터 표현 및 연산에 사용하는 방법

2진연산​

• 정수값을 2진수로 변환하여 표현하는 방식
• 표현할 수 있는 범위가 작음
• 연산속도 빠름
• 맨처음 1bit는 부호비트로 사용

음수연산​

• 부호화 절대치법 : 양수 표현에 대해 부호비트만 바꾼다.
• 부호화 1의 보수법 : 양수 표현에 대해 1의 보수를 구한다.
• 부호화 2의 보수법 : 양수 표현에 대해 2의 보수를 구한다.
  • 1의 보수 표현법에 비해 음수 1개를 더 표현할 수 있다.
  • 자리올림을 무시하므로 1의 보수 표현에 비해 연산이 간단하다.
  • 0이 하나만 존재한다.

부호화 2진 표현을 10진수로 변경시

1. 부호 비트를 빼고 2의 보수 연산
2. 부호를 대입

10진연산​

언팩연산​

• 존형 10진연산 = Zone Decimal
• 연산이 불가능하다.
• 데이터 입출력에 사용
• 1Byte로 10진수 1자리를 표현
• 4개의 존 비트와 4개의 숫자 비트를 사용
• 최하위 바이트의 존 부분을 부호로 사용
• Zone = F, Digit = 4Bit 2진수
• Sign = 양수 C, 음수 D, 부호 없는 양수 F

팩연산​

• 연산이 가능
• 데이터 입출력 불가능
• 1Byte로 10진수 2자리를 표현
• 최하위 바이트의 마지막 4Bit를 부호로 사용
• Digit = 4Bit 2진수
• Sign = 양수 C, 음수 D, 부호 없는 양수 F

부동소수점

• 매우 크거나 작은 수, 매우 정밀한 수를 적은 비트로 표현 가능
• 연산시간이 느림
• 부동 소수점의 연산 수행횟수를 FLOPS로 표시
  • FLOPS : FLoating point Operations Per Second, 컴퓨터 연산속도의 단위
• 지수부와 가수부를 분리하는 정규화 과정 필요 정규화 : 0.1 <= 가수부분 < 1 을 만족시키게 변경
• 4Byte를 사용하는 단정도와 8Byte를 사용하는 배정도 표현법
• 지수부에는 정규화해서 분리한 지수값을 64Bias법으로 표현
  • 64Bias : 지수 7Bit에 100 0000이 입력되어 있고 2^n의 n만큼을 더하고 뺴서 지수를 표현하는 방식

IEEE 표준​

• IEEE 754 표준
• 정규화시 가수부가 1이되게 정규화
• 127Bais를 사용해 지수 8Bit에 0111 1111이 들어있음

연산​

덧셈 및 뺄셈​

1. 0인지 확인
2. 지수가 큰쪽에 수를 맞추어 정규화
3. 연산
4. 결과 정규화

곱셈​

1. 0인지 확인
2. 지수 덧셈
3. 가수 곱셈
4. 결과 정규화

나눗셈​

1. 0인지 확인
2. 레지스터 초기화
3. 부호 결정
4. 나눠지는 수가 나누는 수보다 작게 나눠지는 수를 정규화
5. 지수 뺄셈
6. 가수 나눗셈

자료 표현

BCD​

• 2진화 10진코드 = Binary Coded Decimal
• 6Bit 코드로 IBM에서 개발
• 1개의 문자를 2개의 Zone Bit와 4개의 Digit Bit로 표현
• 6Bit이므로 64개 문자 표현 가능
• 1Bit의 Parity Bit를 추가해 7Bit로 사용
• 영소문자 표현 불가

ASCII​

• American Standard Code for Information Interchange
• 7Bit 코드로 미국 표준협회에서 개발
• 7Bit이므로 128개의 문자 표현 가능
• 1Bit의 Parity Bit를 추가해 8Bit로 사용
• 영대소문자, 숫자, 제어문자, 특수문자 등 표현 가능
• 통신 제어용 및 마이크로 컴퓨터의 기본코드로 사용

EBCDIC​

• 8Bit 코드로 IBM에서 개발
• 1개의 문자를 4개의 Zone Bit와 4개의 Digit Bit로 표현
• 8Bit이므로 256개의 문자 표현 가능
• 1Bit의 Parity Bit를 추가해 9Bit로 사용
• 특수문자, 영대소문자, 숫자 등 표현 가능

BCD 코드​

• 10진수 1자리를 2진수 4Bit로 표현
• 8421 코드
• 가중치 코드
  • 2진수 각 자리가 고유한 값을 가지는 코드
• BCD에서 Zone을 생략한 형태
• 10진수 입출력이 간편

Excess3 코드​

• BCD 코드에 3을 더하여 만든 코드
• 모든 비트가 동시에 0이 되는 경우가 없다.
• 3 초과 코드
• 자기보수 코드
• 비가중치 코드
• 10진수를 표현하기 위함이다.
• 보수를 구하기 편해 산술연산에 좋다.

Gray 코드​

• BCD 코드의 인접하는 Bit를 XOR 연산하여 만든 코드
• 코드 변환이 용이
• 입출력장치, A/D변환기, 주변장치 등에서 숫자를 표현할 때 사용
• 1Bit만 변화시켜 다음 수치로 증가시키기 때문에 하드웨어 오류가 적다.
• 2진수를 Gray로 변경시 : n자 모양으로 연산
  • 첫번째 그레이 비트는 2진수 첫번째 비트 그대로
  • 2진수 비트를 앞뒤로 XOR 연산
• Gray를 2진수로 변경시 : h자 모양으로 연산
  • 첫번째 2진수는 그레이 비트 그대로
  • 두번째부턴 왼쪽 변경된 2진수와 변경할 우측 그레이 비트를 XOR 연산

패리티 코드​

• 전송된 코드의 오류를 검사하기 위해 데이터 비트 외에 1Bit의 패리티 체크 비트를 추가하는 것
• 1Bit의 오류만 검출 가능

홀수 패리티​

• Odd Parity = 기수 패리티
• 1의 갯수가 홀수가 되도록 0이나 1을 마지막에 추가

짝수 패리티​

• Even Parity = 우수 패리티
• 1의 갯수가 짝수가 되도록 0이나 1을 마지막에 추가

해밍 코드​

• 오류를 검출하고 교정이 가능한 코드
• 2Bit의 오류를 검출할 수 있고 1Bit를 교정 가능
• 잉여비트가 많이 필요
• 1, 2, 4, 8, ... 2^n번째 Bit는 오류 검출을 위한 패리티 비트
• 패리티 비트 결정시
  • 1번 Bit는 1, 3, 5, 7...
  • 2번 Bit는 2, 3, 6, 7, 10, 11... 2Bit씩 건너 뛰면서
  • 4번 Bit는 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14, 15... 4Bit씩 건너 뛰면서

코드 분류​

가중치코드는 일반적으로 숫자로 이루어져 있다.

중앙처리장치

제어장치, 연산장치, 레지스터, 버스로 구성

제어장치​

• 컴퓨터의 모든 장치에 대한 동작을 지시하고 제어
• 명령 레지스터에서 읽어들인 명령어를 해독해 장치에 제어신호를 보내 명령을 수행하도록 지시
• 제어장치에 입력되는 항목
  • 명령어 레지스터
  • 플래그
  • 클록

구성요소​

• 명령 레지스터 : 현재 실행중인 명령어 내용 기억
• 명령 해독기(디코더) : 명령 레지스터에 있는 명령어를 해독
• 제어 발생기(인코더) : 해독된 명령에 따라 각 장치로 본래 제어 신호 생성
• 제어 주소 레지스터(CAR) : 다음에 실행할 마이크로 명령어의 주소를 저장하는 레지스터
  • 매핑의 결과값, 주소필드, 서브루틴 레지스터의 내용이 기록
• 제어 버퍼 레지스터(CBR) : 제어 기억장치로부터 읽혀진 마이크로명령어를 일시적으로 저장하는 레지스터
• 제어 기억장치 : 마이크로 프로그램을 저장하는 내부 기억장치
• 순서 제어모듈 : 마이크로 명령어의 실행 순서를 결정하는 회로집합
• 순차 카운터 : 디코더에 의해 선택된 번호에 해당하는 타이밍 신호를 생성

연산장치​

• 제어장치에 명령에 따라 실제로 연산을 수행하는 장치
• 산술연산, 논리연산, 관계연산, Shift 등
• 가산기, 누산기(AC), 보수기(Complementor), 데이터레지스터, 오버플로 검출기, 시프트 레지스터 등

레지스터​

• CPU 내부에서 처리할 명령어나 연산의 중간 결과값 등을 일시적으로 기억하는 임시 기억장소
• 플리플롭이나 래치들을 병렬로 연결하여 구성
• 메모리 중에서 속도가 가장 빠르다.
• 레지스터의 크기는 워드를 구성하는 비트 개수만큼의 플립플롭으로 구성
  • 워드의 크기가 16Bit => 레지스터는 16개의 플립플롭이나 래치로 구성
• 저장값을 0으로 하는 것을 설정해제(CLR)

자료전송​

• 직렬 전송 : 직렬 시프트 마이크로 오퍼레이션, 느림
• 병렬 전송 : 하나의 클록펄스 동안 워드가 동시에 전송
• 버스 전송 : 모든 레지스터가 공통으로 이용하는 경로, 병렬에 비해 결선의 수를 줄일 수 있다.

주요 레지스터​

• PC : 프로그램 카운터, 다음번 실행할 명령어의 번지를 기억하는 레지스터로 분기 명령이 실행되는 경우 그 목적지 주소로 갱신
• IR : 명령레지스터, 현재 실행중인 명령의 내용을 기억하는 레지스터
• AC : 누산기, 연산된 결과를 일시적으로 저장하는 레지스터
• PSWR : Status Register, Program Status Word Register, Flag Regiester
  • 시스템 내부의 순간 상태가 기록된 정보를 PSW라 한다.
  • 오버플로, 언더플로, 자리올림, 계산상태, 인터럽트 등의 PSW를 저장하는 레지스터
  • 프로그램 제어와 밀접한 관계
• MAR : 메모리 주소 레지스터, 데이터의 번지를 기억하는 레지스터
• MBR : 메모리 버퍼 레지스터, 데이터가 잠시 기억되는 레지스터, CPU가 데이터를 처리하기 위해서 반드시 거처야한다.
• Base Register : 명령이 시작되는 시작 번지를 기억하는 레지스터
• Index Register : 주소의 변경, 서브루틴 연결 및 프로그램에서의 반복연산의 횟수를 세는 레지스터로 프로그래머가 내용을 변경할 수 있다.
• Data Register : 연산에 사용될 데이터를 기억하는 레지스터
• Shift Register : 저장된 값을 미는 연산을 하는 레지스터, 2배 길이 레지스터
• Major Status Register : CPU의 현재상태(인출, 간접, 실행, 인터럽트)를 저장하고 있는 레지스터

버스​

• CPU, 메모리, I/O장치와 상호 필요한 정보를 교환하기 위해 연결하는 전송선
• 내부회로에서 버스를 사용하는 목적은 결선의 수를 줄이기 위해서다.

종류​

• 제어 버스 : Control Bus, 양방향 전송선, 제어신호 전송
• 주소 버스 : Address Bus, 번지 버스, 단방향 전송선, 번지 지정
• 데이터 버스 : Data Bus, 자료 버스, 양방향 전송선, 데이터 전송
• 내부버스 : CPU 및 메모리에 구성된 버스
• 외부버스 : 주변 I/O장치에 구성된 버스

명령어

OP code부, Mode부, Operand부로 구성

연산자부​

• Operation Code부 = OP Code
• 연산자부의 크기는 표현할 수 있는 명령의 종류를 나타내는 것
• nBit일 때 최대 2^n의 명령어 표현 가능

모드부​

• Mode부
• 주소부의 유효 주소가 결정되는 방법을 지정
• 0이면 직접, 1이면 간접

자료부​

• Operand부 = 오퍼랜드부 = 주소필드
• 실제 데이터에 대한 정보를 표시하는 부분
• 주소, 레지스터 번호, 사용할 데이터 등을 표시
• 자료부의 크기는 메모리 용량과 관계가 있다.

설계시 고려사항​

• 연산자의 종류
• 명령어 형식
• 주소지정방식
• 데이터 구조
• 효율성 제고방안 : 기억공간, 사용빈도, 주소지정방식, 주기억장치의 대역폭 이용

기능​

함수 연산, 자료전달, 제어, 입출력 기능

함수 연산 기능​

• 산술연산 : ADD, SUB, MUL, DIV, 산술 Shift
• 논리연산 : NOT, AND, OR, XOR, 논리 Shift, Rotate, Complement, Clear
• 단항연산 : NOT, Complement, Shift, Rotate, Move
• 이항연산 : 사칙, AND, OR, XOR, XNOR
• 연산자 우선순위
  1. 산술연산자 : 거듭제곱 > 곱=나눔 > 덧,뺄
  2. 관계연산자
  3. 논리 연산자 : NOT > AND > OR

자료 전달 기능​

• Load : 기억장치 => CPU
• Store : CPU => 기억장치 저장
• Move : 레지스터간 자료 전송
• Push : 스택에 자료 저장
• Pop : 스택에서 자료 꺼냄

제어 기능​

• 무조건 분기 : GOTO, JMP (PC <- X)
• 조건 분기 : IF, SPA, SNA, SZA
  • SPA : Skip if AC is Positive
  • SNA : Skip if AC is Negative
  • SZA : Skip if AC is Zero
• Call : 부 프로그램 호출
• Return : 부 프로그램에서 복귀

입출력 기능​

• Input
• Output

연산

AND​

• 특정 비트를 삭제(Clear)하는 연산
• Masking 연산

OR​

• 특정 비트를 1로 만드는 연산
• Selective Set 연산

XOR​

• 두 개의 데이터를 비교하거나 특정 비트를 반전시킬 때 사용
• 결과에 1Bit라도 1이 있으면 서로 다른 데이터
• 반전시킬 Bit를 1과 XOR

NOT​

• 그냥 반전

논리 Shift​

• 0을 삽입해 비트를 좌우로 한칸씩 민다.

Rotate​

• Shift에서 밀려나간 비트를 반대편으로 가져와 입력하는 연산
• 문자 위치를 변환할 때 사용

산술 Shift​

• 부호를 고려하여 자리를 이동시키는 연산
• 2^n으로 곱하거나 나눌 때 사용
• 왼쪽으로 Shift시 2^n을 곱한 값과 같음
• 오른쪽으로 Shift시 2^n을 나눈 값과 같음
• 홀수를 오른쪽으로 Shift시에 0.5의 오차 발생
• 정수 표현 방식에서만 사용 가능
• 정수 수치 표현 방법에 따라 Padding Bit 및 결과가 다름

Shift Left​

• 부호화 절대치, 2의 보수법은 무조건 0
• 1의 보수법은 부호 비트와 같은 0, 1

Shift Right​

• 부호화 절대치는 0
• 1의 보수법, 2의 보수법은 부호 비트와 같은 0, 1

명령어 형식

3주소 명령어​

• Operand부가 세 개로 구성되는 명령어 형식
• **GPR(범용 레지스터)**를 가진 컴퓨터에서 사용
• 연산의 결과는 Operand 1에 주로 기록 (컴퓨터에 따라 Operand 3에도 기록)

장점​

• 연산시 원래 자료를 파괴하지 않음
• 다른 형식의 명령어를 이용하는 것보다 프로그램 전체의 길이가 짧음
• 전체 프로그램 실행시 명령인출을 위해 주기억장치를 접근하는 횟수 감소

단점​

• 명령어 한 개의 길이가 너무 길어짐
• 하나의 명령을 수행하기 위해 최소한 4번 기억장소에 접근해야함
• 수행시간이 길다.

2주소 명령어​

• Operand가 두 개로 구성되는 일반적인 명령어 형식
• 여러 개의 **GPR(범용 레지스터)**를 가진 컴퓨터에서 사용

장점​

• 실행 속도가 빠르고 기억장소를 많이 차지하지 않음
• 3주소 명령에 비해 명령어의 길이가 짧음
• 계산결과가 기억장치에 기억되고 CPU에도 남아 있어 계산 결과를 시험할 때 시간이 절약된다.

단점​

• 연산 결과가 주로 Operand1에 저장되므로 원래 Operand1에 있던 자료는 파괴된다.
• 전체 프로그램의 길이가 길어진다.

1주소 명령어​

• Operand가 한 개로 구성된 명령어 형식
• AC를 이용하여 명령어를 처리하므로 결과도 누산기에 저장된다.

0주소 명령어​

• Operand부 없이 OPCode만으로 구성
• 모든 연산은 Stack 메모리의 Stack Pointer가 가리키는 Operand를 이용하여 수행
• 스택 머신
• 인스트럭션 수행시간이 짧다.
• 기억공간 이용이 효율적
• 수식을 계산하기 위해선 Postfix 형태로 변경해야한다.
• 연산 결과를 다시 스택에 넣기 때문에 원래의 자료가 남지 않는다.

주소지정방식

고려사항​

• 표현의 효율성 : 빠르게 접근가능하고, 주소지정에 적은 비트를 사용해야하며 다양항 Address 모드를 사용할 수 있어야한다.
• 사용의 편리성 : 프로그램 작업을 위해 포인터, 프로그램 리로케이션 등의 편의를 제공해야한다.
• 주소공간과 기억공간의 독립성 : 프로그램에서 사용한 주소를 변경 없이 실제 기억공간 내의 주소로 재배치할 수 있도록 서로 독립적이여야한다.
  • 주소공간 : 보조기억장치 내의 기억공간
  • 기억공간 : 주기억장치 내의 기억공간

암시적 주소지정방식​

• 명령 실행에 필요한 데이터의 위치를 지정하지 않고 누산기나 스택의 데이터를 묵시적으로 지정하여 사용
• 오퍼랜드가 없는 명령이나 오퍼랜드가 1개인 명령어 형식에 사용

즉시적 주소지정방식​

• 명령어 자체에 오퍼랜드를 가지고 있는 방식
• 별도의 기억장소를 액세스하지 않기 때문에 실행 속도가 빠르다.
• 데이터 값 범위가 제한적이다.

직접 주소지정방식​

• 오퍼렌드부에 표현된 주소를 이용해 실제 데이터가 기억된 기억장소에 직접 매핑
• 실제 사용할 데이터의 유효주소를 적기 때문에 주소 길이에 제약을 받음
• nBit 오퍼랜드부 => 2^n 개의 주소 표현 가능
• 오퍼렌드부에 데이터를 가지고 있는 레지스터의 번호를 지정하면 레지스터 모드

간접 주소지정방식​

• 주기억장치를 두 번 이상 접근하여 데이터가 있는 기억장소에 도달
• 오퍼랜드부에 할당된 비트 수로 주소를 나타낼 수 없을 때 사용하는 방식
• 명령어의 길이가 짧고 제한되어도 긴 주소에 접근이 가능한 방식
• 레지스터 간접모드

계산에 의한 주소지정방식​

• 오퍼랜드부와 CPU의 특정 레지스터 값이 더해져서 유효주소를 계산하는 방식
• 약식 주소
• 상대주소 : 명령어 주소 + PC
• 베이스 레지스터 : 명령어 주소 + Base Register
  • 명령어의 시작주소를 가지고 있는 레지스터
  • 베이스 레지스터의 값과 명령어에 포함된 변위값을 더해 유효주소를 얻는 것을 재배치라고 한다.
• 인덱스 레지스터 : 명령어 주소 + Index Register

마이크로 오퍼레이션

• 인스트럭션을 수행하기 위해 CPU 내의 레지스터와 플래그가 의미있는 상태변환을 하도록하는 동작
• 레지스터에 저장된 데이터에 의해 이루어진다.
• 한 개의 클록펄스 동안 실행되는 기본 동작
• 모든 마이크로 오퍼레이션은 CPU의 클록펄스에 맞춰 실행된다.
• 순서를 결정하기 위해 제어장치가 발생하는 신호를 제어신호
• 제어워드 : 레지스어틔 선택과 산술논리연산장치의 역할을 결정하고 어떤 마이크로 연산을 할 지 결정하는 비트의 모임 = 마이크로 명령어
• 마이크로 프로그램 : 제어워드가 저장되 있을 때 마이크로 프로그램

마이크로 사이클 타임​

• 한 개의 마이크로 오퍼레이션을 수행하는데 걸리는 시간
• CPU는 클록펄스에 의해 동기화되어 동작하는데 펄스를 CPU 클록이라하며 한 개의 마이크로 오퍼레이션은 CPU 클록 발생 주기의 간격 내에 실행된다.
• CPU Cycle Time = CPU Clock Time
• CPU 속도를 나타내는 척도
• 1us = 10^-6s, 1ns = 10^-9s

동기 고정식​

• 모든 마이크로 오퍼레이션 동작시간이 같다고 가정해 클록 주기를 마이크로 사이클 타임과 같도록 정의하는 방식
• 동작 시간이 가장 긴 마이크로 오퍼레이션의 동작시간을 마이크로 사이클 타임으로 정한다.
• 모든 마이크로 오퍼레이션 동작시간이 비슷할 때 유리하다.
• CPU 낭비가 심하다.
• 구현이 쉽다.

동기 가변식​

• 수행시간이 유사한 마이크로 오퍼레이션끼리 그룹을 만들어 그룹별로 서로 다른 마이크로 사이클 타임을 정의하는 방식
• 수행시간이 현저한 차이를 나타낼 때 사용
• CPU 시간 낭비를 줄일 수 있다.
• 구현이 복잡하다.
• 각 그룹(집합) 간 서로 다른 사이클 타임의 동기를 맞추기 위해 그룹간 마이크로 사이클 타임을 정수배가 되게 한다.

비동기식​

• 모든 마이크로 오퍼레이션이 서로 다른 마이크로 사이클 타임을 가진다.
• 시간 낭비는 없다.
• 구현이 매우 복잡하다.
• 실제로 거의 사용되지 않는다.

메이저 스테이트

• 현재 CPU가 무엇을 하고 있는가를 나타내는 상태
• Fetch, Indirect, Execute, Interrupt
• Major Cycle = Machine Cycle
• 메이저 스테이트 레지스터를 통해 알 수 있다.
• F와 R 플립플롭의 상태에 따라 메이저 스테이트 상태가 결정된다.

Fetch Cycle​

• 인출단계
• 중앙처리장치의 명령 레지스터로 명령어를 가져와 해독하는 단계
• 가장 먼저 수행되는 동작
• 1Cycle 명령어면 수행 후 다시 Fetch Cycle로 변경됨
• 1Cycle 명령어가 아니면 모드 비트에 따라 직 간접 주소를 판단
• 모드가 0이면 직접주소 => Execute 단계로
• 모드가 1이면 간접주소 => Indirect 단계로

• PC : 다음 실행할 명령의 주소가 들어있음
• MAR : 저장하거나 읽어올 주기억장치의 주소가 들어있음
• MBR : 주기억장치에서 읽어오거나 저장할 데이터가 들어있음
• M[MAR] : 메모리에서 MAR에 해당하는 실제 데이터
• IR : 현재 실행하는 명령어가 들어있음
• OP : 명령 코드 부분
• I : 모드 비트
• AD : 명령 주소 부분
• F, R : 다음 상태를 지정하는 플립플롭

Indirect Cycle​

• Fetch 단계에서 해석한 주소를 읽어온 후 간접주소이면 유효주소를 계산하기 위해 다시 Indirect 단계를 수행
• 직접주소인 경우 Execute 단계 또는 Fetch 단계로 이동
  • 분기같은 1Cycle 명령이면 Fetch로
  • 실행이면 Execute로

Execute Cycle​

• 해석된 명령을 실행하는 단계
• 플래그 레지스터의 상태를 검사하여 Interrupt 단계로 갈지 결정

Interrupt Cycle​

• 인터럽트 발생시 복귀주소를 저장시키고 인터럽트 처리 프로그램의 첫 번째 명령으로 제어순서를 옮긴다.
• 인터럽트 단계는 항상 Fetch 단계로 이동된다.
• 메모리의 인터럽트 주소는 0번지에 저장되고, 인터럽트 벡터는 인터럽트 처리 프로그램의 주소 번지를 말한다.
• 현재 상태를 저장하고 인터럽트가 처리된다.
• 인터럽트 처리시 다음 실행주소를 PC에 넣고 인터럽트 벡터로 이동한다.

주요 마이크로 오퍼레이션

AND​

• AC와 메모리의 내용을 AND 연산해서 AC에 저장
• 논리곱 연산
• AC ← AC ∧ MBR

ADD​

• AC와 메모리의 내용을 더해서 AC에 저장
• AC ← AC +MBR

LDA​

• 메모리의 내용을 AC로 Load하는 명령
• AC에 0을 전송하여 AC를 초기화하는 부분이 있어야함
• AC ← 0
• AC ← AC + MBR

STA​

• AC의 내용을 메모리에 저장
• M[MAR] ← MBR

BUN​

• 실행 명령의 위치를 변경하는 무조건 분기
• Branch UNconditionally
• PC ← MBR[AD]

BSA​

• 복귀주소를 저장하고 부 프로그램을 호출하는 명령
• Branch and Save Return Address

ISZ​

• 메모리의 값을 읽고 값을 1 증가 시킨 후 그 값이 0이면 현재 명령을 건너 뛰고 다음으로 이동
• IF(MBR=0) THEN ← PC + 1

제어기

제어데이터​

• 제어장치가 제어신호를 발생하기 위한 자료
• CPU가 특정한 메이저 상태와 타이밍 상태에 있을 때 제어 자료에 따른 제어 규칙에 의해 발생한다.

종류​

• 메이저 스테이트 사이의 변천을 제어하는 데이터
• 중앙처리장치의 제어점을 제어하는 데이터
• 인스트럭션의 수행 순서를 결정하는데 필요한 제어데이터

단계​

구현​

• 하드웨어적 고정배선제어장치
• 소프트웨어적 마이크로 프로그래밍 기법

고정배선 제어장치​

• 독립 제어점에 제어신호를 가해야 할 조건들을 제어 데이터와 제어기의 상태로 표현한 후 이를 만족하는 조합논리회로를 설계하여 해당 제어점에 연결하는 방식
• 하드웨어적 구성방법
• 속도 빠름
• 비싸다.
• RISC구조를 기본으로 하는 컴퓨터에서 주로 사용
• 한 번 만들어진 명령어 세트를 변경할 수 없음
• 회로 구성이 복잡

마이크로 프로그래밍​

• 내부 제어 신호를 지정하는 여러가지 마이크로 인스트럭션으로 작성하는 것
• 소프트웨어적 구성방법
• 펌웨어를 이용하는 방식
• 마이크로 프로그램된 제어장치를 사용하는 컴퓨터는 주 메모리 외에 마이크로 프로그램이 저장되는 제어메모리(ROM)이 필요하다.
• 명령어 세트를 쉽게 변경할 수 있다.
• 다양한 어드레스 모드를 갖음
• 속도 느림
• 유지보수 및 수정 용이
• 복잡한 명령 세트를 가진 시스템에 적합

제어 메모리 번지 결정​

• 제어 주소 레지스터(CAR) : 값을 1 증가
  • 매핑의 결과값
  • 주소 필드
  • 서브루틴 레지스터 데이터
• 명령 레지스터(IR) : 지정하는 번지로 무조건 분기, 주소 필드로부터 제어 메모리의 주소로 매핑
• 상태 레지스터(SR) : 조건에 따른 분기
• 서브루틴의 호출(call)과 복귀(return)

형식​

수평 마이크로 명령​

• Horizontal Micro Instruction
• 한 비트가 한 개의 마이크로 동작을 관할하는 명령
• 마이크로 오퍼레이션 부가 nBit일 때 n개의 마이크로 동작 표현 가능
• 제어 비트를 디코딩 할 필요가 없다.
• 마이크로 명령 한 개로 여러 개의 하드웨어를 동시에 동작시킬 수 있다.
• 제어 워드의 길이가 길어진다.
• 비트가 충분히 활용되지 못함.
• 비용이 많이 든다.

수직 마이크로 명령​

• Vertical Micro Instruction
• 제어 메모리 외부에서 디코딩 회로를 필요로 하는 마이크로 명령
• 디코더의 출력을 제어신호로 사용
• 한 개의 마이크로 동작만 제어 가능

나노 명령​

• Nano Instruction
• 나노메모리(낮은 레벨의 메모리)에 저장된 마이크로 명령
• 수직 마이크로 명령을 수행하는 제어기에서 디코더를 ROM(나노메모리)로 바꿔 두 메모리 레벨로 구성
• 제어 메모리의 각 워드는 나노 메모리의 번지를 저장

제어장치 구현방식​

• 상태 플리플롭 제어
• PLA (Programmable Logic Array)
• 마이크로 프로그램 제어

입출력장치

입출력 제어장치​

• 입출력장치와 컴퓨터 사이의 자료 전송을 제어하는 장치
• 데이터 버퍼 레지스터를 이용하여 두 장치간의 속도 차를 조절 = 데이터 버퍼링
• 제어 신호의 논리적, 물리적 변환 및 오류를 제어
• DMA, 채널, 입출력 프로세서, 입출력 컴퓨터가 포함된다.

입출력 인터페이스​

• 동작방식이나 데이터 형식이 다른 컴퓨터 내부의 장치끼리 2진 데이터를 원활하게 전송하기 위함
• CPU와 주변장치의 전송속도, 동작방식, 워드형식의 차이 제어
• 동작방식이 다른 주변장치끼리의 차이 제어

입출력 버스​

• 주기억장치와 입출력장치 사이의 데이터 전송을 위해 모든 주변장치의 인터페이스에 공통으로 연결된 버스
• 구성
  • 데이터 버스
  • 주소 버스
  • 제어 버스

기억장치와 입출력장치의 차이​

• 기억장치 : 전자적, 빠르다, 타율, 오류 적음, Word단위
• 입출력장치 : 기계적, 느리다, 자타율, 오류 많음, Byte(문자)단위

비동기 데이터 전송​

• 비동기 데이터 전송을 하기 위해선 데이터 전송시각을 알기 위한 제어신호를 서로 교환하여 송수신 상태를 서로 맞춰야한다.

스트로브 펄스​

• Strobe Pulse
• 데이터 버스와 한 개의 제어선
• 스트로브 신호 : 두 개의 독립적인 장치 사이의 비동기적인 데이터 전송을 하기 위해 전송 시각을 알리는 제어 신호
• 메모리와 CPU 사이의 정보를 교환할 때 사용
• 수신장치가 데이터를 받았는지는 모름

핸드쉐이킹​

• 데이터 전송시 송신측과 수신측에서 입출력의 준비나 완료를 나타내는 신호를 사용하여 서로의 동작을 확인하면서 데이터를 전송
• 전송을 시작한 장치에 응답하는 제 2의 제어신호를 전송
• 높은 융통성과 신뢰성
• 병렬 입출력 데이터 전송방식의 기본으로 많이 사용
• 2~3개의 제어선 사용
• RDY, STB 신호 사용

스풀링​

• 다중 프로그래밍 환경 아래에서 용량이 크고 신속한 액세스가 가능한 디스크를 이용해 각 사용자 프로그램이 입출력할 데이터를 직접 입출력장치로 보내지 않고 디스크에 모았다가 한꺼번에 입출력 시키는 방법
• 입출력장치의 공유 및 느린 처리속도를 보완
• 디스크의 일부를 매우 큰 버퍼로 사용한다.
• 큐 방식의 입출력을 수행
• Simultaneous Peripheral Operation OnLine
• 보조기억장치에 저장
• 다중 작업
• 소프트웨어 구현

버퍼링​

• 입출력 장치와 CPU의 속도차를 해결하기 위해 사용
• 주기억 장치에 저장
• 단일 작업
• 하드웨어 구현

입출력 제어방식

• 입출력 처리 능력 순서 : 프로그램 < 인터럽트 < DMA < 채널

Programmed I/O​

• 폴링
• 원하는 I/O가 완료되었는지 여부를 검사하기 위해 CPU의 Status Flag를 계속 조사해 I/O가 완료되었으면 MDR(MBR)과 AC사이의 자료 전송도 CPU가 직접 처리하는 방식
• 입출력의 대부분을 CPU가 해준다.
• MDR(MBR), Flag(PSW), 장치번호 디코더로 구성
• CPU가 계속 I/O에 관여해야되기 때문에 비효율적

Interrupt I/O​

• 데이터 전송 준비가 되면 입출력 인터페이스가 컴퓨터에게 알려 I/O가 이루어지는 방식
• 입출력 인터페이스가 CPU에게 인터럽트 신호를 전송
• 수행중인 프로그램의 인스트럭션을 끝내고 I/O 처리후 다시 복귀
• 대량 자료 전송시 CPU에 부담

DMA I/O​

• Direct Memory Access
• 입출력장치가 직접 주기억장치를 접근하여 데이터 블록을 입출력하는 방식
• I/O가 CPU를 경유하지 않음
• CPU는 I/O에 필요한 정보를 DMA 제어기에 전달해 I/O동작만을 개시하고 끝
  • I/O 장치의 주소
  • 데이터 있는 주기억장치의 시작 주소
  • DMA 시작 명령
  • I/O 데이터 양
  • 입력 또는 출력을 결정하는 명령
• 빠른 데이터 전송 가능
• DMA는 인터럽트 신호를 발생해 CPU에게 I/O 종료를 알림
• 블록으로 대용량 데이터 전송 가능
• CPU의 Cycle Steal 해 메모리를 접근하여 I/O 데이터를 전송
  • 데이터 채널과 CPU가 주기억장치를 동시에 접근할 때 우선순위를 전자에게 줌
  • CPU는 그동안 메모리 참조가 필요없는 오퍼레이션을 계속 진행
  • CPU의 상태 보존이 필요 없음
• CPU와 DMA 제어기는 메모리와 버스를 공유
• 명령 받고 => 버스 사용 요구 => 버스 사용 허가 => 데이터 전송 => 인터럽트 전송
• 한 개의 인스트럭션에 의해 한 개의 블록을 입출력

구성​

• 인터페이스 회로
• 주소 레지스터 및 주소 라인
• 워드 카운트 레지스터 = 단어 계수기
• 제어 레지스터
• 데이터 레지스터

Channel I/O​

• I/O 프로세서
• I/O를 위한 특별한 명령어를 I/O 프로세서에게 수행토록 하여 CPU 관여 없이 주기억장치와 입출력장치 사이에서 I/O를 하는 전용 프로세서
• DMA의 한계를 극복하기 위해 고안
• DMA의 방법으로 입출력을 수행하지만 확장된 개념
• 채널 제어기는 채널 명령어로 작성된 채널 프로그램을 해독하고 실행하여 I/O 처리
• CPU로 I/O 명령어를 받으면 CPU와는 독립적으로 동작
• 주기억장치에 저장된 채널 프로그램의 수행과 데이터 전송을 위해 주기억장치에 직접 접근
• I/O 장치는 제어장치를 통해 채널과 연결
• I/O 채널은 CPU의 I/O 명령을 수행하지 않고 I/O 채널 내의 특별한 명령어를 수행
• CPU와는 인터럽트로 통신
• 한 개의 인스트럭션에 의해 여러 개의 블록을 입출력
• 입출력장치와 주기억장치를 연결하는 중개자
• 입출력 전담장치
• 입출력 장치와 CPU사이의 존재하는 현저한 속도차를 극복하기 위한 장치
• CPU의 명령을 받고 입출력을 시작하면 CPU와는 독립적으로 조작하는 장치

채널 명령어​

• 명령코드
• 데이터 주소
• 플래그
• 워드 카운터

종류​

• Selector Channel
  • 선택 채널
  • 고속 입출력장치(자기로 시작하는 친구들)와 입출력하기 위해 사용
  • 특정 한 개의 장치를 독점해서 입출력
• MultiPlexer Channel
  • 다중채널
  • 저속 입출력장치(카드리터, 프린터)를 제어하는 채널
  • 동시에 여러 개의 입출력장치 제어
• Block Multiplexer Channel
  • 고속 입출력장치를 제어
  • 동시에 여러 개의 입출력장치 제어

인터럽트

• 프로그램 실행 도중 예기치 않은 상황이 발생하는 경우 현재 작업을 즉시 중단하고 발생된 상황을 우선 처리 후 실행 중인 작업으로 복귀
• 내부 인터럽트는 CPU의 하드웨어 신호에 의해 발생
• 소프트웨어 인터럽트는 명령어의 수행에 의해 발생

외부 인터럽트​

• 입출력장치, 타이밍장치, 전원 등 외부 요인에 의해 발생
• 전원 이상 인터럽트 : 정전이거나 정원이상
• 기게 착오 인터럽트 : CPU의 기능적인 오류 동작 발생
• 외부 신호 인터럽트
  • Time Slice 를 알림
  • 인터럽트 키를 누른 경우 (Ctrl + Alt + Del)
  • 외부 장치로부터 인터럽트 요청이 있는 경우
• 입출력 인터럽트
  • 입출력 데이터의 오류나 이상현상 발생
  • 입출력장치가 데이터 전송을 요구하거나 전송이 끝났을 때

내부 인터럽트​

• 잘못된 명령이나 데이터를 사용할 때 발생
• 트랩
• 프로그램 검사 인터럽트
  • 0으로 나누기
  • 오버플로 또는 언더플로
  • 프로그램에서 명령어 잘못 사용
  • 부당한 기억장소의 참조
  • 프로그램상 오류

소프트웨어 인터럽트​

• 프로그램 처리중 명령의 요청에 의해 발생
• SVC 인터럽트
  • 제어 프로그램 호출 인터럽트 = SuperVisor Call
  • 사용자가 SVC 명령을 써서 의도적으로 호출한 경우
  • 복잡한 입출력 처리를 해야하는 경우
  • 기억장치 할당 및 오퍼레이터와 대화를 해야하는 경우

인터럽트시 CPU확인 요소​

• 프로그램 카운터 내용
• 사용한 모든 레지스터의 내용
• 상태 조건의 내용 = PSW = Status Register

동작 원리​

1. 인터럽트 요청 신호 발생
2. 현재 인스트럭션까지 실행 후 프로그램 실행 중단
3. 현재 프로그램 상태 보존
4. 인터럽트 처리 루틴 실행
5. 인터럽트 서비스(취급) 루틴 실행

• 처리기 상태 복구
• 인터럽트 원인 결정
• 처리기 레지스터의 상태 보존
• 상대적으로 낮은 레벨의 마스크 레지스터 클리어

6. 상태 복구
7. 중단된 프로그램 실행 재개

인터럽트 우선순위

1. 전원 이상 = Power Fail
2. 기계 착오 = Machine Check
3. 외부 신호 = External
4. 입출력 = I/O
5. 명령어 잘못
6. 프로그램 = Program Check
7. SVC = Supervisor Call

• Non Maskable Interrupt : 마스크 불가능 인터럽트로 0순위

폴링​

• 소프트웨어적 인터럽트 우선순위 판별 방식
• 우선순위가 높은 인터럽트 자원의 인터럽트 요청 플래그를 검사해 해당하는 인터럽트 서비스 루틴을 수행
• 우선순위 변경이 쉽다.
• 자기디스크와 같이 속도가 빠른 장치에 높은 등급 부여
• 회로가 간단하고 융통성이 있음
• 별도의 하드웨어가 필요 없어 경제적
• 많은 인터럽트가 있을 때 모두 조사해야하므로 반응시간이 느림

벡터 인터럽트​

• 하드웨어적인 인터럽트 판별 방식
• CPU와 인터럽트를 요청할 수 있는 장치 사이에 장치 번호에 해당하는 버스를 연결하여 요청 장치의 번호를 CPU에게 알리는 방식
• 인터럽트를 발생한 장치가 프로세서에게 분기할 곳에 대한 정보를 제공
• 인터럽트 벡터 : 인터럽트 처리 루틴으로 분기하는 명령어만을 기억하는 기억장치의 특정 영역으로 분기번지가 저장됨
• 별도의 프로그램 루틴이 없어 응답속도가 빠름
• 회로가 복잡하고 융통성이 없음
• 추가 하드웨어가 필요하므로 비경제적

직렬 우선순위​

• 데이지 체인 방식
• 모든 장치를 한 개의 회선에 직렬로 연결

병렬 우선순위​

• 인터럽트가 발생하는 각 장치를 개별적인 회선으로 연결
• 각 비트를 개별적으로 세트할 수 있는 Mask Register 사용
• 마스크 레지스터는 인터럽트 요청의 허락이 가능하다.
• 우선순위는 마스크 레지스터의 비트 위치에 의해서 결정
• 우선순위가 높은 것이 서비스 받고 있을 때 우선순위가 낮은 것을 비활성화시킬 수 있다.
• 높은 우선순위의 인터럽트는 낮은 인터럽트가 처리되는 중에도 우선 처리된다.

기억장치

• 주기억장치 : 시스템 프로그램영역과 사용자 프로그램영역으로 구성
  • 반도체 : RAM, ROM
  • 자기 : 자기 코어
• 보조기억장치
  • DASD : 자기 디스크, 자기 드럼, 하드 디스크, 광디스크
  • SASD : 자기테이프
• 특수기억장치 : 복수 모듈 기억장치, 연관기억장치, 캐시기억장치, 가상기억장치
• 광디스크의 종류 : 블루레이, DVD, Compact

계층구조​

• 특수기억장치 : 레지스터, 캐시, 연관
• 주기억장치 : RAM, ROM, 자기코어
• 보조기억장치 : 자기디스크, 자기테이프

특성 결정 요소​

기억 용량​

Access Time​

• 기억장치에 읽기 요청이 발생한 시간부터 요구한 정보를 꺼내서 사용 가능할 때까지의 시간
• 한 Word의 단위 정보를 읽거나 기록하는데 걸리는 시간
• Access Time = Seek Time + Latency Time(Search Time) + Transmission Time

Cycle Time​

• 기억장치에 읽기 신호를 보낸 후 다시 읽기 신호를 보낼 수 있을 때까지의 시간 간격
• Cycle Time ≥ Access Time
• DRAM : Cycle Time = Access Time + Refresh Time
• 자기코어 : Cycle Time = Access Time + Restoration Time
• 기타 모든 장치 : Cycle Time = Access Time

Bandwitdh​

• 대역폭 = 전송률 = 밴드폭
• 메모리에서 또는 메모리까지 1초동안 전송되는 최대한의 정보량
• 기억장치의 자료 처리 속도를 나타내는 단위
• 하드웨어 특성상 주기억장치가 제공할 수 있는 정보 전달능력의 한계를 의미
• 메모리 워드의 길이가 작을수록 대역폭이 좋음
• 전송단위 : bps = Baud = 보

구분​

주기억장치

ROM​

• Read Only Memory
• 읽기전용
• 비휘발성 메모리
• BIOS, 자가진단프로그램 등 변경 가능성이 거의 없는 시스템 소프트웨어 탑재

종류​

• Mask ROM : 제조 공장에서 프로그램되어 나옴, 내용 변경 불가
• PROM : Programmable ROM, 한 번만 쓰기 가능
• EPROM : Erasable PROM, 자외선을 사용해 내용을 지울 수 있음
• EAROM : Erasable Alterable ROM, 전기적 특성을 이용하여 기록된 정보 일부를 바꿀 수 있는 ROM
• EEPROM : Electonic EPROM, 전기를 이용해 내용 수정 가능

RAM​

• Random Access Memory, Read Write Memory
• 현재 사용중인 프로그램이나 데이터가 저장
• 휘발성 메모리 = Volatile Memory
• 정보가 저장된 위치는 주소로 구분

자기 코어​

• 전류 일치 기술에 의하여 기억장소를 선별
• 데이터를 읽으면 내용이 지워지는 파괴 메모리
• Dectructive Read Out Memory
• 내용을 읽은 후 지워진 내용을 기록하기 위한 재저장 시간 필요
• 현재 거의 사용되지 않음

구성​

• 구동선 : X,Y축 번지 선택선 2개
• 센스선 : 자기 코어의 상태를 검출하는 선 1개
• 금지선 : 불필요하게 자화되었을 때 금지 전류를 흘려 자화를 소진시키는 선 1개

반도체 기억소자 구성​

RAM​

• CS1, CS2 : 칩 선택선
• RD : 입력 신호선
• WR : 출력 신호선
• AD : 주소선
  • MAR과 PC의 수와 같음
  • 주소선이 n개이면 2^n개의 워드 지정 가능
• Data Bus : 워드의 크기
  • MBR = IR = 단어의 크기
  • 버스가 10Bit이면 워드의 크기가 10Bit

ROM​

• CS1, CS2 : 칩 선택선
• AD : 주소선
• Data Bus : 워드의 크기

보조기억장치

• 주기억 장치의 단점 보완
• 속도는 느리지만 전원이 차단되도 내용 유지
• 저장용량이 큼
• CPU와 직접 자료교환이 불가능
• 주기억장치에 데이터를 저장할 때 DMA를 사용

자기 테이프​

• 순차처리 = SASD
• 블록단위로 데이터를 전송
• 블록 사이에는 데이터를 기록할 수 없는 공간인 갭이 있다.
• BOT : Beginning Of Tape
• EOT : End Of Tape
• BPI : Byte Per Inch, 1인치에 기억할 수 있는 바이트 수
• IRG : Inter Record Gap, 레코드와 레코드 사이의 갭
• IBG : Inter Block Gap, 블록과 블록 사이의 갭
• Block : 한 개 이상의 논리 레코드의 집합 = 물리 레코드
• 블로킹 : 한 개 이상의 논리적 레코드를 묶어서 테이프에 기록하는 방식
  • IRG가 줄어든다.
  • 기억공간 낭비 감소
  • Access Time 감소
  • 입출력 횟수 감소
• Blocking Factor : 하나의 블록을 구성하는 논리 레코드의 갯수

자기 디스크​

• DASD
• 회전축에 여러장의 디스크를 연결하고, 디스크 상하면마다 R/W Head를 액세스암에 연결하여 구성
• 가장 윗면과 가장 아랫면은 사용하지 않는다.
• 트랙 : 디스크 표면에서 회전푹을 중심으로 데이터가 기록되는 동심원
• 섹터 : 트랙들을 일정한 크기로 구분한 부분이며 정보 기록의 기본 단위
• 실린더 : 서로 다른 면들에 있는 동일 위치의 트랙들의 모임
• Random Access와 Sequential Access 방식을 모두 사용

디스크의 3요소​

• 디스크
• 액세스암
• 헤드

Access Time​

• Access Time = Seek Time + Latency Time + Transmission Time
• Seek Time : 탐색시간으로 R/W Head가 특정 트랙까지 이동하는데 걸리는 시간
• Latency Time : R/W Head가 특정 트랙까지 이동한 후 디스크가 회전하여 트랙에 포함되어 있는 특정 섹터가 R/W Head까지 도달하는데 걸리는 시간
  • Search Time = Rotational Delay Time
• Transmission Time : 전송시간으로 R/W Head가 액세스한 섹터와 주기억장치 간의 자료전송에 걸리는 시간

자기 드럼​

• 각 트랙마다 고정된 R/W Head를 두고 있다.
• DASD
• Access Time = Latency Time + Transmission Time

연관기억장치

• 기억장치에서 기억된 내용의 일부를 이용하여 액세스하는 자료를 찾는 기억장치
• CAM = Content Addressable Memory = 연상기억장치
• 정보 검색 빠름
• 캐시 메모리나 가상 메모리 관리기법에서 사용하는 매핑 테이블에 사용
• 외부 인자와 내용을 비교하기 위한 병렬 판독 논리회로를 가지고 있음
• 하드웨어 비용 증가

구조​

• 데이터 레지스터 : 인수 레지스터, 찾고자 하는 내용의 일부를 기억하는 레지스터
• 키 레지스터 : 마스크 레지스터, 검색에 사용할 비트를 결정하는 레지스터
• 매치 레지스터 : 일치 지시기, 데이터를 찾은 경우 찾았다고 표시하기 위해 사용

복수모듈기억장치

• 독자적으로 데이터를 저장할 수 있는 기억장치 모듈을 여러 개 가진 기억장치
• 주기억장치와 CPU의 속도 차이 문제점을 개선
• 기억장치의 버스를 시분할하여 사용
• 각각의 기억장치는 자체 어드레스 레지스터와 버퍼 레지스터를 가지고 독자적으로 데이터를 저장
• 인터리빙 기법에 의해 기억장치를 구성하는 모듈 수만큼 단어(워드)들에 동시 접근 가능
• 버스가 많으면 모든 모듈 동시 병렬 접근 가능

메모리 인터리빙​

• Memory Interleaving = 디스크 인터리빙
• 여러 개의 독립 모듈로 이루어진 복수 모듈 메모리와 CPU 간의 주소 버스가 한 개로만 구성되어 있으면 같은 시각에 CPU로부터 여러 모듈로 동시에 주소를 전달할 수 없다.
• CPU가 각 모듈로 전송할 주소를 교대로 배치한 후 차례대로 전송하여 여러 모듈을 병행 접근하는 기법
• 중앙처리장치와 기억장치 사이의 실질적인 대역폭 효율을 높일 수 있다.
• 캐시 기억장치, 고속 DMA에서 사용
• CPU 유휴시간 감소

캐시 메모리

• CPU와 주기억장치의 속도차를 줄이기 위해 사용
• 고속 Buffer Memory
• 자주 사용하는 프로그램과 데이터를 기억
• 메모리 계층에서 가장 빠른 소자
• 캐시 주소표는 검색 시간을 단축시키기 위해 연관기억장치(CAM)을 사용

설계 고려사항​

• 캐시 크기
• 전송 블록 크기
• 교체 알고리즘

매핑 프로세스​

주기억장치로부터 캐시 메모리로 데이터를 전송하는 방법

직접 매핑​

• Direct Mapping
• 주기억장치의 블록들이 지정된 한 개의 캐시 라인으로만 매핑되는 방법
• 간단하고 구현 비용이 적다
• 적중률이 낮다

어소시에이티브 매핑​

• Assciative Mapping = 연관 매핑
• 직접 매핑의 단점 보완
• 모든 태그를 병렬로 검사하기 때문에 복잡하고 비용이 높음
• 거의 사용안함

세트-어소시에이티브 매핑​

• 직접 매핑과 연관 매핑의 장점만 취함

쓰기 정책​

저장되어 있는 데이터 수정이 발생할 때 수정된 내용을 주기억장치에 갱신하기 위해 시기와 방법을 결정하는 것

• Wirte-Through : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때마다 캐시 메모리와 주기억장치의 내용을 동시 갱신
• Write-Back : 캐시에 쓰기 동작이 이루어지는 동안은 캐시의 내용만이 갱신, 캐시의 내용이 캐시로부터 제거될 때 주기억장치에 복사
• Write-Once : 캐시에 쓰기 동작이 이루어질 때 한 번만 기록하고 이후의 기록은 모두 무시

적중률​

• 캐시메모리에 접근하는 경우 원하는 정보가 캐시 메모리에 기억되어 있을 때 적중되었다고 함
• 캐시 기억장치가 있는 컴퓨터의 성능을 나타네내는 척도
• 적중률 = 적중횟수 / 총 접근 횟수
• 미스율 = 1 - 적중률

가상기억장치

• 기억 용량이 작은 주기억장치를 큰 용량을 가진 것처럼 사용할 수 있는 기법
• 보조기억장치를 이용한 주기억장치의 용량 확보
• 소프트웨어적 방법으로 구현
• 프로그램을 여러 블록으로 나눠서 보조기억장치에 보관하고 프로그램 실행시 필요 부분만 주기억장치에 적재
• 오버레이 문제가 자동적으로 해결
• 보조기억장치 접근이 빈번하면 시스템 처리 효율이 저하
• DASD에만 가능

주소​

• 가상주소 : 논리주소로 보조기억장치 상의 주소
• 실기억주소 : 물리적주소로 주기억장치 상의 주소

관리​

• 페이징 기법 : OS가 보조기억장치에 있는 프로그램을 동일한 크기의 블록으로 나눠서 관리
• 세그먼트 기법 : 사용자가 보조기억장치에 있는 프로그램을 가변적인 크기의 블록으로 나눠서 관리

관리전략​

반입 전략​

• Fetch
• 보조기억장치에 보관중인 프로그램이나 데이터를 언제 주기억장치로 적재할 것인가?

배치 전략​

• Placement
• 새로 반입되는 포르개림이나 데이터를 주기억장치 어디에 위치시킬 것인가를 결정
• 최초, 최적, 최악접합이 있음

교체 전략​

• Replacement
• 주기억장치의 영역이 이미 사용중인 상태에서 새로운 프로그램을 주기억장치에 배치할 때 어떤 방식을 사용할지 결정하는 전략
• FIFO, OPT, LRU, NUR, LFU, MFU 등
• Page Fault 발생시 교체할 페이지를 결정해서 보조기억장치의 이전 위치에 기억시키고 새 페이지를 교체한 페이지의 위치에 놓는 것을 스테이징이라 한다
• 스테이징 : 느린 장치에서 바른 장치로 옮겨가는 것

주소 매핑​

• 가상주소를 실 기억주소로 변환하는 작업
• 가상주소 형식 : 페이지 번호와 변위값
• 실기억주소 형식 : 페이지 프레임과 변위값
• 페이지 맵 테이블 : 디스크 페이지 번호와 페이지 프레임 번호, 상태 비트

변환 순서​

• 페이지 번호에 해당하는 페이지 프레임 번호와 가상주소의 변위 주소값을 이용해 실 기억주소를 만듦
• 실기억주소를 이용하여 주기억장치를 액세스

병렬 컴퓨터

• I/O 채널 또는 프로세서와 같은 다수의 프로세서에서 동시에 여러 프로세스를 처리하는 것
• 일부 하드웨어 오류가 발생해도 전체 시스템은 동작
• 처리 속도가 빠름
• 프로그램 작성이 어려움
• 기억장치 공유
• 특수한 업무에 적용 : 예보, 인공지능, 역학계산, 모의실험, 유도탄 등

Flynn의 분류​

플린의 분류, 명령 흐름과 자료 흐름을 고려하여 분류

SISD​

• Single Instruction stream Single Data stream
• 현재 보통 컴퓨터 구조
• 명령 하나가 자료 하나를 처리
• 파이프라인에 의한 시간적 병렬 처리 가능

SIMD​

• Single Instruction stream Multi Data Stream
• 한 개의 명령으로 여러 데이터를 동시에 처리하는 구조
• 배열 처리기에 의한 동기적 병렬처리가 가능
• 다수의 처리기가 한 개의 제어장치에 의해 제어

MISD​

• Multi Instruction stream Single Data stream
• 다수의 처리기에 의해 각각의 명령들이 하나의 데이터를 처리하는 구조
• 실제로 사용되지 않음
• 파이프라인에 의한 비동기적 병렬처리 가능

MIMD​

• Multi Instruction stream Multi Data stream
• 다수의 처리기가 각각 다른 명령 흐름과 자료 흐름을 가지고 여러 개의 자료를 처리하는 구조
• 각 처리기 사이에에서 상호작용(Interaction)이 일어남
• 멀티 프로세서에 의한 비동기적 병렬처리 가능
• Tightly Coupled System = 다중 처리기
• Loosely Coupled System = 분산 처리 시스템

Feng의 분류​

팽은 병렬 수행 정도에 따라 분류

WSBS​

• Word-Serial, Bit-Serial
• 한 번에 한 비트씩 처리하는 방식 (초기 컴퓨터)

WPBS​

• Word-Parallel, Bit-Serial
• 단어를 묶어서 그 중 한 개의 비트 슬라이스 단위를 순차적으로 처리

WSBP​

• Word-Sreial, Bit-Parallel
• 한 번에 한 단어씩 병렬로 처리
• 현재의 컴퓨터

WPBP​

• Word-Parallel, Bit-Parellel
• 단어별 병렬, 비트별 병렬 처리

병렬 처리 기법

파이프라인 프로세서​

• CPU 처리속도를 높이기 위해 여러개의 인스트럭션을 동시에 병렬처리하는 장치
• 시간적 병렬처리
• 명령인출 => 명령 해독 => 오퍼랜드 인출 => 명령 실행
• 스칼라 프로세서를 이용하는 기법
• 파이프라인이 차고 나면 연산속도가 빠르다.
• 같은 연산이 반복되면 효율적이지만 아니면 구조가 복잡하고 시간이 오래 걸린다.

벡터 프로세서​

산술 및 논리연산, 비교, 내적연산, 최대, 최소값 구하기 등 벡터 연산 명령을 효율적으로 수행하도록 구성된 처리기

시스톨릭 프로세서​

• 데이터 흐름과 제어 흐름이 규칙적인 특징을 갖는 시스톨릭 알고리즘을 이용하여 수행하는 처리기
• 파이프라인화 된 벡터 프로세서와 배열 프로세서의 특징을 결합한 것
• 초고밀도 직접회로(VLSI) 기법을 이용하여 구현
• 응용의 한계성과 프로그래밍의 어려움이 있음

배열 프로세서​

• 배열처리기는 PE(Processing Element)라 불리는 다수의 연산기를 갖는 동기적 병렬 처리기
• 명령 해독 및 제어는 제어장치가 하고, PE들는 명령 해독 능력이 결여된 수동적 장치로 명령처리만 한다.
• PE를 중복 이용해서 공간적 병렬성을 얻는다.
• 벡터 계산이나 행렬 계산에 적합

데이터 플로우 컴퓨터​

• 데이터 흐름 컴퓨터는 PC(Program Counter)가 필요 없다.
• 제어 흐름 컴퓨터와는 반대되는 개념
• 인스트럭션의 필요한 피연산자가 모두 준비되었을 때 인스트럭션을 수행하고 결과를 필요로하는 인스트럭션에 보내주는 방식

필요한 데이터를 수집, 필요시에 처리하는 수단

• 자료 : 관찰이나 측정을 통해 수집, 가공되지 않은 상태
• 정보 : 자료를 가공

자료처리시스템​

정보시스템의 서브시스템

• 일괄처리시스템 : 급여, 회계, 세무 등 모아서 처리

• 온라인실시간처리시스템 : 예약, 은행처리

• 분산처리시스템

• 데이터웨어하우스 : 업무 시스템에서 추출 된 데이터 집합체

DB 시스템

개념​

• 통합된데이터 : 중복을 배제한 데이터의 모임 (Integrated)
• 저장된데이터 : 저장매체에 저장된 자료 (Stored)
• 운영데이터 : 업무를 수행하는데 반드시 필요한 자료 (Operational), 임시불가
• 공용데이터 : 공동으로 소유, 유지 하는 자료 (Shared)

특징​

• 실시간접근성 : (Real-Time Accessibility)
• 계속적인변화 : (Continuous Evolution)
• 동시공용 : (Concurrent Sharing)
• 내용에 의한 참조 : 주소나 위치에 의해서가 아니라 사용자가 요구하는 데이터로 검색(Content Reference)

구성요소​

• 데이터베이스
• 스키마
• DBMS
• DB언어
• DB컴퓨터
• DB사용자

DBMS

• DB 관리 소프트웨어
• 모든 응용 프로그램이 DB 공용하도록 관리
• DB 구성, 접근방법, 유지관리에 책임

DBMS의 기능​

• 정의(조직)기능 : 데이터 타입과 구조 정의, 이용방식, 제약조건 명시 (Definition)
• 조작기능 : CRUD를 위해 사용자와 DB사이의 인터페이스 수단을 제공 (Manipulation)
• 제어기능 : 데이터 무결성, 보안, 권한, 병행제어 처리 (Control)

DBMS의 장단점​

• 단점 : 전문가부족, 비용증가, Overhead, Backup과 Recovery의 어려움, 복잡

파일시스템의 문제점

• 종속성 : 데이터의 접근방법을 변경하면 응용프로그램도 변경
• 중복성 : 일관성, 보안성, 경제성, 무결성 위반

데이터독립성

• 논리적 독립성 : 응용프로그램과 DB를 독립, 논리적 구조를 변경해도 응용프로그램 변경하지 않음
• 물리적 독립성 : 응용프로그램과 물리적장치 독립, DB에 디스크를 추가해도 응용프로그램 변경하지 않음

DB의 구성요소

• 개체
• 속성 : 개체의 성질
• 관계

데이터사전

• 모든 데이터 개체들에 대한 정보를 유지 관리
• alias 시스템 카탈로그
• 데이터에 관한 데이터

스키마

• 외부스키마
• 개념스키마
• 내부스키마

특징​

• 데이터 사전에 저장
• alias 메타데이터
• 데이터의 구조적 특성을 의미
• 인스턴스에 의해 규정

외부스키마​

• 개인이 필요로하는 DB의 논리적 구조
• VIEW
• alias 서브스키마
• 여러 개 존재 가능
• 사용자는 SQL을 사용해 접근
• 응용 프로그래머는 COBOL, C를 사용해 접근

개념스키마​

• DB의 전체적인 논리적 구조
• 하나만 존재
• DB 파일에 저장되는 데이터의 형태를 나타냄
• alias 스키마
• DBA에 의해 구성

내부스키마​

• 물리적 저장장치에서 본 DB 구조
• DB에 저장될 레코드의 물리적인 구조 정의
• 내부 레코드의 물리적 순서를 기술
• alias 저장스키마
• 시스템 프로그래머나 시스템 설계자가 봄

DB언어

DDL​

• DB를 구축하거나 수정

DML​

• 비절차적 데이터 언어
• SQL, IMS, DBTG, TOTAL

DCL​

• 무경설, 보안, 권한, 회복

DB 사용자

DBA​

• DDL, DML, DCL 사용

응용 프로그래머​

• DML을 사용해 일반 사용자에게 응용프로그램 제공

일반사용자​

• SQL 사용

데이터 모델

정보를 단순화, 추상화하여 체계적으로 표현한 개념적 모형

개념적 데이터 모델​

• 추상적인 개념으로 표현
• 개체와 관계를 통해 현실을 표현
• ER모델
• 현실 세계의 개체를 인간이 이해하는 구조로 기술

논리적 데이터 모델​

• 데이터 타입과 데이터 타입간의 관계를 통해 현실을 표현
• DBMS는 논리적 데이터 모델을 하나만 사용
• 관계모델, 계층모델, 네트워크모델
• 현실 세계의 개체를 컴퓨터의 데이터구조로 기술

표시요소​

표현요소, 구성요소

• 구조 : 논리적으로 표현된 개체 타입들 간의 관계로 데이터 구조 및 정적 성질을 표현 (Structure)
• 연산 : DB에 저장된 실제 데이터를 처리하는 작업에 대한 명세로 DB를 조작하는 기본 도구 (Operation)
• 제약조건 : 실제 데이터의 논리적인 제약조건 (Constraint)

구성요소​

• 개체 : DB에 표현하려는 것, 유무형의 정보, 서로 연관된 속성, fs의 레코드 (Entity)
• 속성 : 데이터의 가장 작은 논리적 단위, fs의 데이터항목 또는 데이터 필드, 개체를 구성하는 항목 (Attribute)
• 관계 : 개체 간 또는 속성 간의 관계 (Relationship)

ER모델

Perter Chen, 개념적 표현

ERD​

• 개체 : □
• 관계 : ◇
• 속성 : ○
• 기본키속성 : 밑줄원 또는 ●
• 연결 : 선, 링크로 개체와 속성을 연결
• DB의 논리적 구조 표현

관계형 데이터모델

테이블 (Relation)으로 표현

계층형 데이터모델

트리, 노드 = 개체, 부모 자식 관계

특징​

• 연쇄삭제
• 개체 간 사이클 허용 안됨
• 개체 = 세그먼트
• DBMS = IMS

장점​

• 구조 간단, 판독 용이
• 구현, 수정, 검색 용이
• 독립성 보장

단점​

• 데이터 상호 유연성 붖고
• 검색경로 한정
• 삽입 삭제 연산 매우 복잡
• 다 대 다 관계 처리 어려움

망형 데이터모델

CODASTYL DBTG 모델, 그래프, Owner-Member, N:M 관계

DB설계

고려사항​

• 무결성
• 일관성
• 회복
• 보안
• 효율성
• DB 확장가능

개념적 설계​

• 개념 스키마 모델링과 트랜젝션 모델링
• ERD 작성
• alias 정보 모델링
• 독립적 개념스키마

논리적 설계​

현실세계를 물리적저장장치에 저장할 수 있도록 논리적 자료구조로 변환

• 트랜잭션 인터페이스 설계
• 테이블 설계
• alias 데이터 모델링
• 종속적 논리스키마

물리적 설계​

• DB file의 저장구조 및 액세스 경로 결정
• 데이터가 컴퓨터에 저장되는 방법 묘사
• 저장 레코드 양식 설계
• 데이터타입
• 데이터 값의 분포
• 접근 빈도
• 레코드 집중의 분석 설계
• 접근 경로 설계
• 기본 단위는 저장레코드

고려사항​

• 인덱스 구조
• 반응시간 : (Response Time)
• 공간활용도 : (Space Utilization)
• 트랜잭션 처리량 : (Transaction Throughput)

DB 구현​

• DDL 이용해 스키마 기술
• 응용 프로그램을 위한 트랜잭션 작성
• DB 접근을 위한 응용 프로그램 작성

설계 순서​

요구 분석 > 개념적 설계 > 논리적 설계 > 물리적 설계 > 구현

관계형 DB 구조

테이블로 표현

• 릴레이션 스키마 : 속성명
• 릴레이션 인스턴스 : 데이터

튜플​

• row
• 튜플은 릴레이션을 구성하는 각각의 행 ㅡ
• 속성의 모임
• fs의 레코드
• 튜플의 수 = 카디널리티 (Cardinality) = 기수 = 대응수

속성​

• column
• DB를 구성하는 가장 작은 논리적 단위, 열 ㅣ
• fs의 데이터 또는 데이터 필드
• 개체의 특성
• 속성의 수 = 디그리 (Degree) = 차수

도메인​

• 하나의 속성 값들의 집합

관계형 DB 제약조건

후보키​

모든 튜플에 대해 유일성과 최소성 만족

• 유일성 : 하나의 키값으로 하나의 튜플만 식별 가능
• 최소성 : 모든 레코드를 유일하게 식별하는데 필요한 속성

기본키​

특정 튜플을 유일하게 구별할 수 있는 속성으로 후보키 중 선택한 Main key

• Null 값 불가

대체키​

• 후보키가 둘 이상일 때 기본키를 제외한 나머지 후보키
• alias 보조키

슈퍼키​

• 속성들의 집합으로 구성된 키
• 유일성은 만족, 최소성은 불만족

외래키​

• 기본키를 포함하면 참조 릴레이션
• 외래키를 포함하면 참조하는 릴레이션

무결성

• 개체무결성 : 기본키를 구성하는 속성은 NULL이나 중복 불가
• 참조무결성 : 외래키 값은 NULL이거나 참조 릴레이션의 기본키와 동일, 도메인과 속성 갯수가 같아야함

관계대수

관계형 DB에서 원하는 정보를 얻기 위해 사용하는 절차적인 언어로 연산자와 연산규칙을 제공한다.

• 순수 관계 연산자 : Select, Project, Join, Division
• 일반 집합 연산자 : Union, Intersection, Difference, Cartesian Product

순수 관계 연산자​

Select​

• 수평연산
• 시그마(σ)

Project​

• 속성만 추출하는 연산
• 수직연산
• 파이(π)

Join​

• 두 개의 릴레이션을 합쳐서 새로운 릴레이션으로 반환
• 나비넥타이 (▷◁)
• 자연조인 : 중복된 속성을 제거하여 같은 속성을 한 번만 표기하는 방법

Division​

• 속성을 제외한 속성만을 구하는 연산
• 나누기 (÷)

일반 집합 연산자​

• 합집합, 교집합, 차집합은 합병 조건이 가능해야함.
• 합병조건 : 합병하려는 두 릴레이션 간에 속성 수가 같고 도메인의 범위가 같음

합집합​

• Union
• A ∪ B ≤ A ＋ B
• 합집합의 카디널리티는 두 릴레이션의 카디널리티의 합보다 크지 않다.

교집합​

• Intersection
• A ∩ B ≤ MIN(A, B)
• 교집합의 카디널리티는 두 릴레이션 중 작은 릴레이션보다 크지 않다.

차집합​

• Difference
• A－B ≤ A
• 차집합의 카디널리티는 A의 카디널리티보다 크지 않다.

교차곱​

• Cartesian Product
• (A×B) = (A)×(B)
• 교차곱은 두 릴레이션의 카디널리티를 곱한 것과 같다.
• 디그리(차수)는 더하고, 카디널리티(튜플 수)는 곱하면 된다.

관계해석

• E.F.Codd가 Predicate Calculus에 기반
• 연산을 표현하는 방법, 원하는 정보를 정의시 계산 수식 사용
• 비절차적 특성
• 튜플 관게해석과 도메인 관계해석
• 질의어로 표현

정규화

잘못 설계된 관계형 스키마를 작은 스키마로 쪼개서 바람직하게 만드는 과정으로 DB의 논리적 설계 단계에서 수행

목적​

• 안정성 최대화
• 어떠한 릴레이션이라도 DB에서 표현이 가능
• 효과적인 검색 알고리즘
• 중복 배제하여 CRUD 이상의 발생 방지
• 데이터 삽입시 릴레이션 재구성 필요성 제거

Anomaly​

속성 간 종속 또는 튜플의 중복으로 발생

• 삽입이상 : 원하지 않는 값도 같이 삽입
• 삭제이상 : 연쇄 삭제
• 갱신이상 : 일부만 갱신

과정​

1NF​

원자값으로만 되어있는 릴레이션

2NF​

키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대해 완전 함수적 종속

• 함수적 종속관계 : A에 따라 B가 항상 같은 값이 나올 때 (키->값)
• 완전 함수적 종속관계 : A,B에 따라 C가 항상 같은 값이 나오지만 A-C, B-C에서는 종속이 사라질 때 (여러 키->값)

3NF​

키가아닌 모든 속성이 기본키에 대해 이행적 종속관계를 제거

• 이행적 종속관계 : A->B, B->C일 때 A->C 인 관계

BCNF​

릴레이션에서 결정자가 모두 후보키인 관계 (Boyce-Codd Normal Form)

• 결정자 : A->B 일 때 A를 결정자, B를 종속자
• 모든 BCNF가 종속성을 보존하는 것은 아니다.

4NF​

릴레이션에서 A->->B가 성립할 때 모든 속성이 A에 함수적 종속인 관계

• 다치종속 : A,C에 대응하는 B값들이 A에만 종속되고 C에는 무관할 때 A->->B

5NF​

조인 종속성이 후보키를 통해서만 만족될 때

• 조인종속 : 어떤 릴레이션이 자신의 pROJECTION에 대한 조인의 결과가 자신과 같을 때

SQL

• IBM에서 개발한 SEQUEL에서 진화

• 관계대수와 관계해석을 기초로한 혼합 데이터 언어

• 정의, 조작, 제어 기능

• DDL : Create, Alter, Drop

• DML : Select, Insert, Delete, Update

• DCL : Commit, Rollback, Grank, Revoke

DDL​

• CREATE SCHEMA|DOMAIN
• CREATE TABLE 테이블명 PRIMARY UNIQUE FOREIGN KEY REFERENCES CONSTRAINT CHECK
• CREATE INDEX ON [CLUSTER]
• ALTER TABLE ADD|ALTER|DROP [CASCADE]
• DROP SCHEMA|DOMAIN|TABLE|VIEW|INDEX [CASCADE|RESTRICTED]

DML​

• SELECT FROM [WHERE][group by] [HAVING][order by]

DML​

• INSERT INTO VALUES
• DELETE FROM WHERE
• UPDATE SET

내장 SQL

컴퓨터 프로그램에 SQL 명령을 삽입한 것

• 일반 SQL은 여러 개의 튜플을 반환하지만, 내장 SQL은 단 하나의 튜플을 반환
• 반환되는 튜플은 일반 변수를 사용하여 저장 가능
• 호스트 변수와 DB 필드명은 같아도 된다.
• 내장 SQL 앞에 EXEC SQL 사용
• 호스트 변수는 변수앞에 콜론(:)을 붙임

커서​

• 내장 SQL문의 수행 결과로 복수의 튜플이 반환될 시 액세스 할 수 있게 해준다.
• 질의 수행 결과로 반환되는 첫 튜플에 대한 포인터

커서 명령어​

• DECLARE : 선언
• OPEN : 첫번째 튜플 포인트
• FETCH : 다음 튜플로 포인터 이동
• CLOSE : 종료

뷰

• 본 테이블로 유도된 가상 테이블
• 조인 사용 최소화로 사용상의 편의성을 최대화
• 외부 스키마
• 물리적으로 구현되어 있지 않음
• 뷰가 정의된 테이블이나 뷰를 삭제하면 그걸 참조한 다른 뷰도 삭제됨.

장점​

• 논리적 데이터 독립성 제공
• 보안

단점​

• 독립적인 인덱스 사용 불가
• 정의 변경 불가
• CRUD 제한

시스템 카탈로그

• 시스템에 관련된 다양한 객체가 담긴 시스템 DB
• alias 자료사전 = data dictionary = 카탈로그 = 데이터사전
• 메타데이터 : 카탈로그에 저장된 정보
• SQL을 이용해 내용 검색 가능
• 수정 및 삽입 불가
• DB에 따라 다른 구조
• DBMS가 스스로 생성하고 유지
• 시스템, 사용자 접근가능

Data Directory​

• 데이터 사전에 있는 데이터를 실제로 접근하는데 필요한 정보를 관리하는 시스템
• 시스템만 접근가능

트랜잭션

• DB 상태를 변환시키는 하나의 논리적 기능의 단위
• 한꺼번에 모두 수행되어야할 연산들
• 병행 제어 및 회복 작업시 처리되는 작업의 논리적 단위
• 시스템이 응답하기 위한 상태 변환 과정의 작업 단위

특성​

무결성을 보장

원자성​

• Atomicity
• 트랜잭션 내의 명령은 반드시 완벽히 수행
• 모두가 수행되거나 오류시 전부가 취소되어야함

일관성​

• Consistency
• DB의 전체 요소는 트랜잭션 수행 전과 트랜잭션 수행 완료 후의 상태가 같아야함 (질량 보존 법칙처럼)

독립성​

• Isolation = 격리성 = 순차성
• 둘 이상의 트랜잭션이 병행 실행되는 경우 다른 트랜잭션 연산이 끼어들 수 없음
• 수행 중인 트랜잭션은 완료될 때 까지 다른 트랜잭션에서 참조 불가.

영속성​

• Durability = 지속성
• 시스템이 고장나도 영구적으로 반영

Commit​

Rollback​

• Active : 트랜잭션 실행 중
• Failed : 트랜잭션 오류 발생으로 중단
• Aborted : 트랜잭션 비정상적 종료로 Rollback 연산 실행한 상태
• Partially Committed : 트랜잭션 마지막 연산까지 실행됬으나 Commit은 안 한 상태
• Committed : 트랜잭션이 성공적으로 종료되어 Commit 연산 실행한 상태

회복

장애 발생으로 DB가 손상되었을 때 복구하는 작업, Recovery

• 트랜잭션 장애 : 실행 또는 로직 오류
• 시스템 장애 : 하드웨어 오동작, 소프트웨어 손상, 교착상태
• 미디어 장애 : 물리적 데미지

회복기법​

연기 갱신 기법​

• Deferred Update
• 트랜잭션동안 갱신된 내용이 Log에 보관됨
• Partially Committed 상태에서 Log에 보관한 내용을 실제 DB에 기록
• Redo 작업만 가능

즉시 갱신 기법​

• Immediate Update
• 트랜잭션 중이라도 DB에 반영
• 장애 대비로 갱신 내용을 Log에 보관
• Redo, Undo 모두 사용 가능

그림자 페이지 대체 기법​

• Shadow Paging
• 트랜잭션을 Rollback할 때, 갱신된 이후의 실제 페이지 부분에 그림자 페이지를 대체하여 회복
• 로그, Undo, Redo 필요 없음

검사점 기법​

• Check Point
• 복구 시점을 로그에 보관하고 그 시점부터 회복작업을 수행

병행제어

다중 실행되는 트랜잭션들이 DB의 일관성을 파괴하지 않도록 트랜잭션 상호작용을 제어하는 것

목적​

• DB 공유 최대화
• 시스템 활용도 최대화
• DB 일관성 유지
• 응답시간 최소화

직렬화 가능성​

병행수행된 각각의 트랜잭션 결과는 각 트랜잭션을 독자적으로 실행했을 때의 결과와 같아야한다.

문제점​

• 갱신 분실 : 갱신 결과의 일부가 없어짐 (Lost Update)
• 비완료 의존성 : 하나의 트랜잭션이 실패 후 회복되기 전에 다른 트랜잭션이 실패한 갱신결과를 참조하는 현상 (Uncommitted Dependency)
• 모순성 : 두 개의 트랜잭션이 병행될 때 원치 않는 자료를 이용 (Inconsistency)
• 연쇄 복귀 : 하나를 Rollback시 다른 것도 Rollback 되는 경우 (Cascading Rollback)

병행제어 기법

로킹​

• Lock이 허락되어야만 액세스할 수 있도록 하는 기법

2단계 로킹 규약​

• Tow-Phase Locking
• 직렬성을 보장하지만 교착상태 예방 불가

타임 스탬프 순서​

• 트랜잭션을 실행 하기 전에 Time Stamp를 부여하여 부여된 시간에 따라 처리
• 교착상태 발생 안함

최적 병행수행​

• 검증 = 확인 = 낙관적 기법
• Read Only 트랝개션일 경우 충돌률이 낮으므로 병행제어를 안하고 실행

다중 버전 기법​

• 갱신될 때마다 버전을 부여하여 관리

무결성

• DB 데이터의 정확성, 일관성을 보장하기 위해 부정확한 자료가 DB내에 저장되는 것을 방지하기 위한 제약조건
• 사용자로부터 DB를 보호
• 사용자가 정확하게 DB를 사용할 수 있도록 보장
• 대표적인 방법은 중앙 통제에 의한 데이터 갱신
• Null 무결성 : 특정 속성이 Null이 될 수 없음
• 고유 무결성 : 각 튜플의 값이 서로 달라야함
• 참조 무결성 : 외래키 값은 Null이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 같아야함.
• 도메인 무결성 : 특정 속성이 그 도메인에 속해야함.
• 키 무결성 : 하나의 테이블에는 적어도 하나의 키가 존재해야함.
• 관계 무결성 : 릴레이션에 한 튜플의 삽입 가능 여부 또는 다른 릴레이션 튜플 사이의 관계에 대한 적절성 여부를 지정.
• 개체 무결성 : 기본 키를 구성하는 어떤 속성도 Null이나 중복값을 가질 수 없음

DB 보안

• 권한이 없는 사용자로부터 DB를 보호
• 사용자들이 DB를 사용하고자 할 때 언제든지 사용할 수 있도록 보장

암호화​

개인키 암호방식​

• alias 비밀키 암호방식 = 대칭 암호방식 = 단일키 암호화 기법
• 동일한 키로 데이터를 암복호화
• 전위, 대체, 대수, 합성기법
• 암복호화 속도가 빠름
• 알고리즘 단순
• 파일 크기가 작음
• 사용자가 증가하면 키 파일이 많아짐
• DES : 64Bit의 평문 블록을 56Bit의 16개의 키를 이용해 암호 계산

공개키 암호방식​

• 서로 다른키로 데이터를 암복호화
• 암호화키는 공개키로 복호화키는 관리자가 관리
• alias 비대칭 암호 방식
• 키 분배가 용이
• 관리할 키 개수가 적음
• 암복호화 속도가 느림
• 알고리즘 복잡
• 파일 크기가 큼
• RSA

권한 부여​

• GRANT 사용자 등급 TO
• REVOKE 사용자 등급 FROM
• CASCADE 사용시 권한을 부여받았던 사용자가 다른 사용자에게 부여한 권한도 연쇄적으로 삭제됨

사용자 등급​

• DBA : DB 관리 책임자
• RESOURCE : DB 및 테이블 생성 가능자
• CONNECT : 단순 사용자

분산 DB

보안, 보호가 어렵다.

구성​

• 분산처리기
• 분산db
• 통신네트워크

목표​

• 위치 투명성 : DB의 논리적인 명칭으로 액세스 가능 (Location Transparency)
• 중복 투명성 : 사용자는 하나의 데이터만 존재하는 것처럼 사용 (Replication Transparency)
• 병행 투명성 : 다수의 트랜잭션이 실행 가능 (Concurrency Transparency)
• 장애 투명성 : 장애가 나도 트랜잭션 처리 가능 (Failure Transparency)

미들웨어​

• 분산 환경에서 구성원을 연결하고 구성원 간의 차이를 극복하도록 범용으로 개발된 소프트웨어
• 클라이언트와 서버 사이에 존재하면서 다중통신, 데이터 액세스 프로토콜과 인터페이스를 지원
• 통신 미들웨어 : NOS
• DB 미들웨어 : ODBC
• 분산 객체 미들웨어 : CORBA, DCOM

자료구조

어떠한 자료구조에서도 필요한 모든 연산을 처리하는 것이 가능하다.

분류​

{
   "선형":{
        "리스트":["선형", "연결"],
        "스택",
        "큐",
        "덱"
    },
   "비선형":["트리","그래프"]
}

리스트

선형 리스트​

• 연접 리스트 = Dense List = 축차 구조 = Sequential Structure
• 배 열
• 간단한 자료 구조
• 접근 속도 빠름
• 중간 자료 삽입시 연속된 빈공간이 있어야함
• 기억장소 효율 가장 좋음
• 이동횟수 : 삽입시 $\frac{n+1}{2}$ 삭제시 $\frac{n-1}{2}$
• 삽입 삭제 시 자료의 이동이 필요하기 때문에 번거로움

연결 리스트​

• 노드의 삽입 삭제 작업 용이
• 기억공간이 연속적이지 않아도 저장 가능
• 연결을 위한 포인터가 필요하기 때문에 기억공간 효율이 좋지 않음
• 트리를 표현할 때 가장 적합
• 희소행렬을 표현하면 기억장소가 절약됨
• 희소행렬 : 행렬의 요소 중 많은 항이 0으로 되어 있는 형태

종류​

• 단순 연결 리스트
• 단순 환상 연결 리스트
• 이중 연결 리스트
• 이중 환상 연결 리스트

스택

• 한 쪽에서만 삽입 삭제 가능

• 후입선출 (LIFO)

• Top : 마지막으로 삽입된 자료의 위치 = 스택 포인터

• Bottom : 스택 바닥

• Overflow

• Underflow

• 부 프로그램 호출시 복귀주소 저장

• 함수 호출의 순서 제어

• 인터럽트 복귀주소 저장

• 후위 표기법 연산

• 0 주소 지정방식 명령어의 자료 저장소

• 재귀 프로그램

• 컴파일러를 사용한 언어 번역

큐

• 선형 리스트의 한쪽에서는 삽입, 다른쪽에서는 삭제만 이루어짐

• 선입선출 (FIFO)

• 시작과 끝을 표시하는 두개의 포인터 존재

• 프런트 포인터

  • 가장 먼저 삽입된 자료의 포인터
  • 삭제 작업시 사용

• 리어 포인터

  • 가장 마지막에 삽입된 자료의 포인터
  • 삽입 작업시 사용

• 운영체제 작업 스케줄링

• spool

덱

• 삽입과 삭제가 리스트 양쪽에서 일어남
• Double Ended Queue
• Stack과 Queue를 합쳐서 만듦
• Scroll : 입력 제한 데크
• Shelf : 출력 제한 데크

트리

• 족보, 연산수식, 구조도, 힙(heap)에 사용
• 근노드 : Root node
• 단말노드 : Terminal Node = Leaf Node
• 차수 : Degree = 가지 수
• 레벨 : 노드의 레벨
• 깊이 : 최대 레벨
• 숲 : Forest 여러 트리의 집합
• tree의 degree : MAX(degree)

이진트리​

• 차수가 2이하인 노드로 구성된 트리
• 레벨 i에서의 최대 노드의 수는 $2^{n-1}$
• 전체의 최대 노드의 수는 $2^n-1$
• 단말 노드 수가 $N_0$, 차수(가지 수)가 2인 노드의 수가 $N_2$라고 할 때 $N_0=N_2+1$ 성립

정이진 트리​

꽉찬 트리

전이진 트리​

왼쪽부터 오른쪽으로 하나씩 빠짐없이 채워진 트리

사향트리​

한 쪽 자식 노드가 없는 치우친 트리

• 왼쪽 사향 이진 트리
• 오른쪽 사향 이진 트리

이진트리 운행법

• Preorder : Root > Left > Right
• Inorder : Left > Root > Right
• Postorder : Left > Right > Root

수식의 표기​

• Prefix : 연산자 > Left > Right

• Infix : Left > 연산자 > Right

• Postfix : Left > Right > 연산자

• Infix to Prefix or Postfix : 연산에 따라 괄호로 묶고 연산자를 괄호 앞뒤로 옮김

• Prefix or Postfix to Infix : 운행 순서에 따라 괄호로 묶어 연산자를 피연산자 사이로 이동

스레드 이진트리​

• 이진트리에서 발생하는 Null 링크를 트리 운행에 필요한 다른 노드의 포인터로 사용하도록 된 트리
• Nil로 Null pointer 기록
• 왼쪽이 Nil이면 운행상 전 노드를 가리킴
• 오른쪽이 Nil이면 운행상 후 노드를 가리킴
• Nil이 아닐경우 다음 노드를 가리킴

그래프

• 정점 (Vertex)와 간선 (Edge)로 이루어짐
• 차수
  • 무방향 그래프 : 한 정점에 연결된 간선 수
  • 방향 그래프 : 진입(Indegree), 진출(Outdegree)
• 완전 그래프의 간선 수
  • 무방향 그래프 : $\frac{n(n-1)}{2}$
  • 방향 그래프 : $n(n-1)$
• 사이클 : 같은 정점으로 시작과 끝이 이루어짐
• 최대 사이클 : 사이클을 이루는 경로 중 최대 경로의 길이

인접행렬​

• Adjacency Matrix
• 선이 있으면 1, 없으면 0으로 표기

최소 비용 신장 트리​

• MST = Minimum-Cost Spanning Tree
• 가중치가 작은 간선들을 사이클을 이루지 않게 연결한 그래프

정렬

{
  "내부정렬": {
    "선택": ["힙"],
    "삽입": ["삽입", "쉘"],
    "교환": ["버블", "선택", "퀵"],
    "병합": ["2-Way Merge Sort"],
    "분배": ["기수"]
  },
  "외부정렬": [
    "밸런스 병합",
    "케스케이드 병합",
    "폴리파즈 병합",
    "오실레이팅 병합"
  ]
}

고려사항​

• 데이터의 양
• 초기 데이터의 배열 상태
• 키 값들의 분포 상태
• 소요공간 및 작업시간
• 시스템의 특성

내부정렬

삽입정렬​

• 이미 순서화된 파일에 $N$번째 키를 앞의 $N-1$개의 키와 비교
• 뒤에서 앞으로 비교

쉘정렬​

• 매개변수
• 입력파일이 부분적으로 정렬되어 있는 경우

선택정렬​

• $N$개의 레코드에서 최소값을 찾아 첫 번째 레코드에 놓고 나머지 $N-1$개 중에서 다시 최소값을 찾아 두번째... 를 반복
• 앞에서 뒤로 비교

버블정렬​

• 주어진 파일에서 인접한 두 개의 레코드를 비교하여 그 크기에 따라 레코드 위치를 서로 교환
• 계속 정렬 여부를 플래그 비트로 결정

퀵정렬​

• 작은 값은 왼쪽에 큰 값은 오른 쪽에 모이도록해서 분할해서 정렬
• 가장 바름
• 스택 필요

힙 정렬​

• 전이진 트리를 이용한 정렬 방식

2-Way 합병 정렬​

• Merge Sort
• 두 개의 키를 한 쌍으로 하여 각 쌍에 대해 순서를 정함
• 이미 정렬되어 있는 두 개의 파일을 한 개의 파일로 병합

기수 정렬​

• 큐를 이용하여 자릿수 별로 정렬
• 레코드의 키를 분석하여 같은 수 또는 문자끼리 그 순사에 맞는 버킷에 분배했다가 버킷 순으로 레코드를 꺼내어 정렬
• 키워드를 나타내는 레이블 내의 주소로 키워드를 변경

검색

선형 검색​

• 첫 번쨰 레코드 키 값부터 차례로 비교하여 검색
• 순차 검색

제어 검색​

• 반드시 순서화된 파일이여야 검색 가능
• 한 번의 비교가 끝난 후 비교 대상이 된 레코드를 다음에 비교할 대상을 선택하는 기준으로 사용
• 이분 검색 : M = $\frac{F+L}{2}$
• 피보나치 검색
• 보간 검색 : 있음직한 부분의 키를 택하여 검색, 프로그래밍 불가
• 블록 검색 : 블록으로 분할해 인덱싱 후 어느 인덱스에 있는지 검색 후 블록 내를 다시 선형 검색

이진 트리 검색​

• 파일을 이진 검색 트리로 구성하여 검색
• 이진 검색 트리 : 왼쪽 자식노드는 부모보다 작고, 오른쪽 자식노드는 부모보다 크게 구성

해싱

• 해싱은 DAM 파일을 구성할 때 사용, 접근 속도는 빠르나 기억공간 요구
• 다른 방식에 비해 검색속도가 가장 빠름
• 삽입 삭제 작업이 많을 때 유리
• 키-주소 변환방법

해시테이블​

• 버킷 : 하나의 주소를 갖는 파일의 한 구역
• 슬롯 : 한 개의 레코드를 저장할 수 있는 공간, N개의 슬롯이 모여 하나의 버킷
• Collision : 서로 다른 두 개 이상의 레코드가 같은 주소를 갖는 현상
• Synonym : 충돌로 인해 같은 주소를 같는 레코드들의 집합
• Overflow : 버킷에 저장할 공간이 없는 상태, Collision은 발생해도 Overflow는 발생하지 않을 수 있음

해싱함수​

• 제산법 : 소수를 사용함 (Division)
• 제곱법 : 키를 제곱해 중간부분을 추출 (Mid-Square)
• 폴딩법 : 키를 여러부분으로 나눠 각 부분을 더하거나 XOR한 값을 추출 (Folding)
• 기수 변환법 : 키 숫자의 진수를 다른 진수로 변환시켜 초과한 자릿수를 절삭
• 대수적 코딩법 : 키 값의 비트 수를 다항식의 계수로 간주
• 계수 분석법 : 숫자 분포를 분석하여 비교적 고른자리
• 무작위법 : 랜덤

Overflow 해결​

개방 주소법​

• 선형 방법
• 순차적으로 그 다음 빈 버킷을 찾아 저장
• Open Addressing

폐쇄 주소법​

• Overflow된 레코드를 별도의 Overflow영역에 저장하고 체인(Pointer)로 홈버킷과 연결
• Direct Chaining : Cylinder Overflow Area에 보관 (해시테이블 내)
• Indirect Chaining : Independent Overflow Area에 보관 (해시테이블 밖)

재해싱​

새로운 해싱함수로 새로운 홈 주소

인덱스

• 데이터 레코드를 빠르게 접근하기 위해 구성하는 것
• 데이터가 저장된 물리적 구조와 밀접한 관계
• 레코드가 저장된 물리적 구조에 접근하는 방법을 제공
• 삽입과 삭제가 빈번하면 인덱스의 갯수를 최소화

m-원 검색 트리​

• m-Way Search Tree
• 키 값의 일부분이 동일한 문자열이나 숫자로 구성된 자료를 표현하는데 효과적
• 삽입, 삭제시 트리 균형을 유지하기 위해 복잡한 연산이 필요

B트리​

• 균형된 m원 검색트리
• 모든 Leaf는 같은 레벨이 있다.
• 한 노드 안에 있는 키 값들은 오름차순을 유지

B+트리​

• B트리의 변형, 인덱스 세트와 리프 노드로만 구성된 순차 데이터 세트로 구성
• B트리의 연산과정을 줄일 수 있는 트리구조

트라이 색인​

• Trie
• 탐색을 위한 키 값을 직접 표현하지 않고 키를 구성하는 문자나 숫자 자체의 순서로 키 값을 구성하는 구조
• 키 값이 문자 또는 숫자일 경우, 키 값들에 대해 일부분이 같은 문자나 숫자로 구성되어있을 때 적합
• 삽입, 삭제시 노드의 분열과 병합이 없음
• 키 값의 분포를 예측할 수 있다면 기억장소를 절약 가능

파일 편성

순차 파일​

• Sequential File = 순서파일
• 물리적 연속 공간에 순차적으로 기록
• 급여관리 등 기간별로 일괄처리를 주로 하는 경우에 적합
• 자기테이프

장점​

• 기록 밀도가 높아 기억공간 효율적 사용
• 어떠한 매체에도 적용
• 키 순서대로 편성되어 취급 용이
• 키 순서대로 레코드 처리시 빠름

단점​

• 새로운 레코드 삽입, 삭제시 재구성을 위해 전체를 복사해야함
• 검색시 처음부터 순차적으로 하기에 효율이 낮고 응답시간이 느림

색인 순차 파일​

• Indexed Sequential File
• 순차 처리와 랜덤처리가 모두 가능하도록 레코드를 키 값순으로 정렬시켜 기록
• 레코드의 키 항목만을 모은 색인 파일을 구성하여 편성
• 색인을 이용한 순차적인 접근방법을 제공하여 ISAM
• 레코드를 참조시 색인 탐색 후 색인이 가리키는 포인터를 사용해 직접 참조
• 자기디스크
• 자기테이프 불가능

구성​

• 기본 구역 : 실제 레코드를 기록하는 부분, 키 값 순으로 저장
• 색인 구역
  • 마스터 색인 구역 : 실린더 색인 구역의 정보가 많을 경우, 해당 레코드가 어느 실린더 색인 구역에 기록되어 있는지를 기록
  • 실린더 색인 구역 : 트랙 색인의 최대키 값과 해당 레코드가 기록된 실린더의 정보가 기록, 한 파일당 하나씩 만들어짐
  • 트랙 색인 구역 : 트랙상 기록되어 있는 데이터 레코드 중의 최대 키 값과 주소가 기록, 한 실린더당 하나씩, 처리할 레코드가 실제로 어느 트랙에 기록되어있는지를 판별
• 오버플로 구역 : 기본구역에 빈공간이 없어서 예비적으로 확보해둔 구역
  • 실린더 오버플로 구역 : 해당 실린더의 기본구역에서 오버플로된 데이터 기록
  • 독립 오버플로 구역 : 실린더 오버플로에 더 이상 기록할 수 없을 때 사용할 수 있는 예비 공간

장점​

• 삽입, 삭제, 갱신 용이
• 파일 전체를 복사할 필요 없음

단점​

• 색인 및 오버플로 구역을 구성하기 위한 추가 기억공간 필요
• 오버플로 레코드가 많아지면 파일을 재편성
• 파일이 정렬되어 있어야함
• 삽입, 삭제가 많으면 효율이 떨어짐
• 액세스 시간이 랜덤 편성파일보다 느림

정적 인덱스​

• 인덱스의 구조가 변경되지 않고 내용만 변하는 구조
• ISAM

동적 인덱스​

• 추가로 삽입될 레코드를 감안하여 빈 공간을 미리 예비해 두는 인덱스
• VSAM
• 블록에 레코드가 가득차면 동적으로 분열
• 일정 수의 레코드가 유지되지 않는 블록은 병합

VSAM​

동적 인덱스 방법을 이용한 색인 순차 파일

• 기본 구역과 오버플로 구역을 구분하지 않음
• 레코드를 삭제하면 그 공간을 재사용
• 제어 구간에 가변 길이 레코드를 쉽게 수용

직접 파일​

• Direct File = Random File = DAM (Direct Access Method)
• 레코드에 특정 기준으로 키가 할당, 해시 함수를 이용해 이 키에 대한 물리적 상대 레코드 주소를 계산 후 레코드 저장
• 자기 디스크, 자기 드럼

장점​

• 물리적 주소를 통해 각 레코드에 직접 접근
• 접근시간이 빠름
• 삽입, 삭제, 갱신 용이
• 어떤 레코드라도 평균 접근 시간에 검색 가능

단점​

• 레코드 주소 변환 과정 필요
• 기억 공간 효율 저하
• 물리적 구조에 대한 지식 필요
• 프로그래밍 복잡
• 충돌 발생 염려로 기억공간 확보

역파일​

• Inverted File
• 여러 개의 색인을 만들어 항목별 특성에 맞게 분배한 파일로 다중 키 파일에 속함
• 다중 키 파일 : 하나의 데이터에 여러개의 접근 방법을 지원하는 구조
  • 순차 처리와 임의 처리가 모두 가능하도록 편성
  • 검색 속도가 빨라 빠른 시간 내에 정보를 얻고자하는 시스템에 적합
• 색인 값을 결합하여 레코드 주소를 결정
• 레코드를 파일 중간에 삽입하기 쉬움
• 검색 속도 빠름
• 데이터 파일에 접근하지 않아 응답시간이 줄어듦
• 처리가 쉬움
• 색인 항목이 가변적

다중 리스트 파일​

• Multi-List File
• 다중 키파일의 한 종류
• 각 키에 대해 색인을 만든 후 각 데이터 레코들 간에 다중 리스트를 구축하여 구성
• 색인의 각 항목들의 길이가 고정적으로 관리가 용이
• 수정, 삭제 검색이 효율적

다중 링 파일​

• Multi-Ring File
• 같은 특성을 가진 레코드들을 포인터로 연결하여 구성
• 같은 항목값을 가진 레코드를 한꺼번에 처리하는 효과적
• 기억장소 절약
• 자료 중복성 배제
• 레코드 형식이 달라도 처리 가능

• 티켓수익이 늘어나는 4레벨까지 서식지 업그레이드하기
• 6시간마다 찾아오는 동물원 크루즈를 광고와 함께 사용하기
• 에픽동물 3종세트(10,000원)을 구입하고 시작하길 추천 (광고를 봐서 미션을 갱신하고, 부활할 수 있지만 30초씩 소요되는 시간대비 금화벌기가 힘들다)
• 다른 대륙으로 가기 전에 보스미션 끝내기

Ctrl+F 키로 원하는 동물을 검색하거나 오른쪽 TOC에서 원하는 동물을 클릭하면 이동합니다. 획득경로가 적히지 않은 경우는 랜덤으로 출현하는 동물이거나 입수정보가 없는 동물입니다.

번식 컨텐츠가 추가되었습니다 댓글 남겨주시면 없는 새끼 동물 반영합니다!

사바나

버펄로​

총 7마리

얼룩말​

총 7마리

코끼리​

총 8마리

타조​

총 8마리

기린​

총 7마리

독수리​

총 7마리

사자​

총 8마리

정글

멧돼지​

총 7마리

고릴라​

총 8마리

악어​

총 7마리

하마​

총 7마리

코뿔소​

총 8마리

호랑이​

총 7마리

큰부리새​

총 7마리

산

염소​

총 8마리

라마​

총 8마리

곰​

총 7마리

늑대​

총 7마리

야크​

총 7마리

독수리​

총 7마리

무스​

총 7마리

오지

양​

총 7마리

캥거루​

총 7마리

드롭베어​

총 7마리

웜뱃​

총 8마리

에뮤​

총 8마리

낙타​

총 7마리

큰박쥐​

총 7마리

툰드라

펭귄​

총 7마리

물개​

총 7마리

바다코끼리​

총 7마리

토끼​

총 7마리

부엉이​

총 7마리

여우​

총 7마리

북극곰​

총 7마리

쥐라기

파라사울로로푸스​

총 8마리

랩터​

총 8마리

트리케라톱스​

총 8마리

티라노사우루스 렉스​

총 8마리

브론토사우루스​

총 8마리

안킬로사우루스​

총 8마리

프테로닥틸​

총 8마리

스테고사우루스​

총 8마리

에픽

총 3마리

새끼

• 큰박쥐
  • 새끼 큰박쥐 : 밧줄 작아지는 속도 -6%, 날짐승 급강속도 -3%
  • 새끼 비행상자 : 밧줄 작아지는 속도 -6%, 상자 획득 동전 25%, 날짐승 급강 속도 -4%
  • 새끼 큰박쥐여우 : 밧줄 작아지는 속도 -10%, 점프 높이 6%, 날짐승 급강 속도 -6%
  • 새끼 흡혈박쥐 : 속도 -6%, 길들이는 속도 15%, 밧줄 작아지는 속도 -1%
• 낙타
  • 새끼 낙타 : 불타는 속도 -15%
  • 새끼 카멜플라주 : 밧줄 작아지는 속도 -10%, 불타는 속도 -20%
  • 새끼 신밧드 낙타 : 화나는 속도 -8%, 불타는 속도 -15%, 상자 획득 동전 3%
  • 새끼 화산낙타 : 속도 5%, 불 타는 속도 -50%
  • 새끼 카멜레온 : 밧줄 크기 9%, 점프 높이 9%, 사냥 효과 9%
  • 새끼 혹등낙타 : 점프 속도 5%, 수중 이동속도 20%, 불 타는 속도 -20%
• 에뮤
  • 새끼 에뮤 : 속도 4%, 점프 높이 4%
  • 새끼 비행사 에뮤 : 속도 6%, 날짐승 급강 속도 -8%, 시작 밧줄 크기 1%
  • 새끼 사춘기 에뮤 : 화나는 속도 -6%, 속도 -4%, 길들이는 속도 14%
  • 새끼 에뮤지션 : 속도 5%, 희귀 동물 출현 8%, 짝짓기 동물 출현 12%
• 웜뱃
  • 새끼 웜뱃 : 점프 속도 6%
  • 새끼 전투웜뱃 : 점프 속도 12%, 상자 획득 동전 20%
  • 새끼 웜캣 : 화나는 속도 -5%, 점프 속도 7%, 점프 높이 7%
  • 새끼 봄뱃 : 점프 속도 7%, 길들이는 속도 14%, 불타는 속도 -25%
  • 새끼 웜배트맨 : 밧줄 작아지는 속도 -8%, 점프 속도 10%, 점프 높이 4%
• 드롭베어
  • 새끼 드롭베어 : 희귀 동물 출현 4%, 불 타는 속도 -8%
• 캥거루
  • 새끼 킥복서루 : 밧줄 크기 5%, 점프 높이 10%, 몸부림 -5%
  • 새끼 막대사탕루 : 사냥 효과 10%, 몸부림 -10%, 짝짓기 동물 길들이는 속도 2%
  • 새끼 캥거푸들 : 점프 높이 5%, 미션 획득 동전 15%, 몸부림 -15%
• 양
  • 새끼 메리노 양 : 길들이는 속도 12%
  • 새끼 늑대 탈을 쓴 양 : 속도 6%, 점프 속도 3%, 길들이는 속도 15%
  • 새끼 사탕양 : 희귀 동물 출현 7%, 길들이는 속도 12%, 사냥 효과 9%
  • 새끼 레이디 매애매애 : 짝짓기 동물 출현 20%, 길들이는 속도 20%, 짝짓기 동물 길들이는 속도 5%
  • 새끼 양치기 아가씨 : 화나는 속도 -8%, 짝짓기 속도 20%, 길들이는 속도 2%
• 무스
  • 새끼 가문비무스 : 밧줄 크기 6%, 화나는 속도 -8%, 미션 획득 동전 5%
• 코뿔소
  • 새끼 코뿔소 : 상자 획득 동전 20%
  • 새끼 하와이노 : 화나는 속도 -2%, 상자 획득 동전 20%, 수중 이동 속도 10%
• 큰부리새
  • 새끼 블루칸 : 희귀 동물 출현 3%, 짝짓기 동물 출현 7%, 날짐승 급강 속도 -6%
• 고릴라
  • 새끼 산 고릴라 : 밧줄 크기 3%, 점프 높이 3%, 짝짓기 동물 출현 6%
• 타조
  • 새끼 셀레버디 : 타고있는 동물 속도 8%, 희귀 동물 출현 4%
• 독수리
  • 새끼 독수리 : 밧줄 크기 4%
• 버펄로
  • 새끼 케이프 버펄로 : 화나는 속도 -3%
  • 새끼 포레스트 버펄로 : 화나는 속도 -4%
  • 새끼 워터 버펄로 : 화나는 속도 -4%, 수중 이동 속도 10%
  • 새끼 들소 : 밧줄 작아지는 속도 -5%, 화나는 속도 -5%
  • 새끼 컬리펄로 : 동물 화나는 속도 -5%, 짝짓기 동물 출현 8%, 짝짓기 동물 길들이는 속도 5%
  • 새끼 디아 버펄로 : 동물 화나는 속도 -4%, 점프 높이 8%
  • 새끼 버페라리 : 화나는 속도 -4%, 속도 14%, 점프 속도 5%

버그

• 정글 맵에서 간혹 맵 밖으로 나가져서 출발
• 정글 맵에서 기린으로 맵 밖으로 나갈 수 있음
• 오지 맵에서 양이 벽 속에서 나옴
• 동물을 타면서 드롭베어에게 잡아먹히면 거리가 음수로 변하면서 땅 밑으로 계속 들어감

동물출처

• 직접 수집
• Rodeo Stampede Wikia
• Rodeo Stampede Animals List
• 로데오 스탬피드/출현동물

daum 과 zum 에 사이트를 등록해보자.

Daum​

다음 검색등록에서 내 사이트를 등록하면 된다.

다음 검색등록이 완료되면 네이트에서도 노출이 된다.

Zum​

줌 검색등록에서 내 사이트를 등록 신청하면 된다.

모든 검색 엔진 크롤러는 sitemap.xml 을 참조해 데이터를 인덱싱하는 기능이 있다.

hexo 사용자는 hexo-generator-seo-friendly-sitemap 또는 hexo-generator-sitemap 플러그인을 설치하면 바로 생성이 되지만, 다른 경우라면 직접 sitemap 을 생성해줘야한다.

직접 생성하기​

xml-sitemaps에서 무료로 생성할 수 있다.

내 사이트 URL 과 업데이트 빈도를 설정한 뒤 Start 버튼을 클릭하면 잠시 후 sitemap.xml을 다운 받을 수 있다. 이 후 서버로 업로드해 검색등록을 마무리하면 된다.

네이버에 내 사이트를 등록해보자. 네이버 웹마스터로 이동한다.

웹 마스터​

등록​

사이트 추가 + 버튼을 누른 뒤 내 사이트를 추가한다.

인증​

HTML 태그 방식으로 인증을 진행하자. 페이지에 태그를 추가하고 확인 버튼을 누르면 페이지 소유권이 확인되어 웹마스터 도구를 이용할 수 있다.

sitemap 등록​

요청 > 사이트맵 제출 메뉴에서 sitemap 을 제출한다.

robots.txt 설정​

robots.txt에 sitemap 위치를 알려주는 라인을 추가한다.

User-agent: *
Sitemap: https://gracefullight.github.io/sitemap.xml

RSS 등록​

요청 > RSS 제출 메뉴에서 RSS Feed 를 제출한다.

수집주기 설정​

사이트의 최신상태를 검색에 반영하기 위해 설정 > 수집 설정 메뉴의 수집주기 설정 옵션을 빠르게로 바꿔준다.

강제 수집 요청​

요청 > 웹 페이지 수집 메뉴에서 해당 페이지를 수집시킬 수 있다.

최적화 확인​

현황 > 사이트 최적화 메뉴에서 내 사이트가 검색에 노출이 잘 될 수 있는 구조인지 확인해본다. 최적화 되어있지 않다면 og 태그 및 meta 태그를 적절히 수정해 맞춰주자.

구글에 내 사이트를 등록해보자. 구글 웹마스터로 이동한다.

웹 마스터​

등록​

속성 추가 버튼을 누른 뒤 내 사이트를 추가한다.

인증​

대체 방법을 눌러 HTML 태그 방식으로 인증을 진행하자.

페이지에 태그를 추가하고 확인 버튼을 누르면 페이지 소유권이 확인되어 웹마스터 도구를 이용할 수 있다.

sitemap 등록​

크롤링 > Sitemaps 메뉴에서 SITEMAP 추가/테스트 버튼으로 추가한다.

Analytics 연동​

설정 > Google 애널리틱스 속성 메뉴에서 Google Analytics 와 Search Console 을 연동한다.

구글의 연동 도움말을 참조한다.

강제 색인 생성​

크롤링 > Fetch As Google 메뉴로 이동해 페이지 색인 생성을 요청할 수 있다.

전세계 4 위, 러시아 1 위 검색 서비스인 얀덱스에도 내 사이트를 추가해보자. Yandex Webmaster로 이동해 가입 후 로그인한다. 영어라 부담없이 가입할 수 있고, 핸드폰 인증도 간단하다.

웹 마스터​

등록​

+ 버튼을 눌러 사이트를 등록한다.

인증​

파일업로드 방식과 meta 태그 추가방식, CNAME 추가방식이 있는데 meta 태그 추가 방식을 사용한다.

페이지에 태그를 추가하고 Check 버튼을 누르면 페이지 소유권이 확인되어 웹마스터 도구를 이용할 수 있다.

sitemap 등록​

Indexing > Sitemap files 메뉴에서 sitemap 을 제출한다.

여담​

Processing queue 가 처리됨으로 어떻게 바뀌는지 확인해봐야될 듯.