컴퓨터공학 02. 32bit,64bit&하드웨어 추상화

2019.03.09 TIL

(TIL은 스스로 이해한 것을 바탕으로 정리한 것으로 오류가 있을 수 있습니다)

# 질문에 답하기

1. 32비트 컴퓨터에는 램슬롯이 4기가 넘어가면 아예 인식을 못하게 된다. 왜 그럴까?

32bit / 64bit

원래 램은 없어도 된다. 바로 하드 or SSD와 cpu가 직접 연결되어 있어도 가능하다.

하지만 cpu의 작업 요청 속도와 하드 ,SSD에서 작업에 대해 응답해주는 속도가 너무나도 차이가 나기 때문에 그 중간자의 역활로 ram이 필요하게 되었다.

Ram은 random access memory를 줄인 말로 cpu가 요청할 것으로 예상 되는 자료들을 SSD 또는 하드에서 불러와 미리 저장소에 저장해 놓는다. 따라서 cpu가 어떤 자료를 요청했을 때 빠르게 반환시켜주고 만약에 그 자료가 ram에 올라와 있지 않다면 다시 램에서 SSD 혹은 저장소로 요청을 하게 된다. 우리는 이럴 때 랙이 걸린다고 표현한다.

기본적으로 데이터의 이동은 메모리 게층 순차적으로 이루어져야 한다. 따라서 하드디스크에 있는 데이터는 메인 메모리를 거쳐 캐시 그리고 레지서트로 이동하게 된다. 하지만 여기에는 엄청난 속도의 차이가 존재한다.

cycles for data

• register
  • 1 cycle
• cache
  • 3 cycles
• memory
  • 20-100 cycles
• hard disk
  • 500000-5000000 cycles

위와 같이 각 데이터의 이동속도는 천차만별이다.

그럼 32bit와 64bit는 무엇일까?

32bit는 cpu에서 ram에 한번에 요청할 수 있는 데이터의 양이다.

컴퓨터는 0과 1로 표현할 수 있고 하나의 0과 1은 1bit를 표현한다. 따라서

32bit는 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 총 32자리의 bit를 표현할 수 있고

이것은 2의 32승이다.

cpu는 최대 2의 32승 갯수의 특정 데이터를 ram에 요청할 수 있게 되는 것이다.

그럼 이제 다시 ram으로 가보자

SSD또는 하드에서 가져온 자료를 저장해놓는 메모리에서 특정 자료를 찾기 위해서는 메모리 주소가 필요하다. 이러한 메모리 주소는 1개당 1바이트를 가르킨다. (1바이트는 8비트이다) 즉 8비트로 메모리 1개의 주소를 명확하게 설정할 수 있다는 것이다.

우리는 cpu에서 최대 2의 32승 bit로 2의 32승 개 만큼의 주소를 요청할 수 있고 메모리에서 주소 1개는 1바이트를 나타냄으로 ram은 2에 32승 바이트를 표현할 수 있다. (#이제 이게 의문이 들기 시작한다. 왜 주소 1개는 1바이트를 나타낼까?. 그렇게 표현하기로 결정했다. ) 2에 32승 바이트는 4,294,967,294바이트고 이는 4 x 1024 x 1024 x 1024 byte로 풀어 쓸 수 있고 byte - kbyte - mbyte - gbyte 등을 거쳐서 4G로 쓸 수 있다. 따라서 32bit 컴퓨터에서는 최대 4G 램까지 밖에 가르킬 수 없다.

32bit 컴퓨터에 8G램을 설치한다 하더라도 32bit가 요청할 수 있는 최대 램의 주소는 4G이므로 램의 나머지 부분들은 아예 주소를 배정받을 수도 없게 되는 것이다.

CPU가 램에 자료를 요청하는데 램의 공간이 아무리 넓어도 CPU가 요청할 수 있는 공간이 한정되어 있다면 의미가 없는 것이다.

하드웨어 추상화/ 언어 추상화

c 와 c++ 은 하이레벨 언어이다.

로우레벨은 어셈블리어 밖에 없다.

ammembly lan만 로우레벨 언어이다.

1. 컴퓨터와 1:1로 대응해야 하므로 cpu각각의 이름을 다 알아야 한다. cpu에 있는 레지스터의 이름까지 다 알아야 쓸 수 있다.

2. 하드웨어 의존적 언어이다. cpu로 바뀌면 새롭게 다시 다 짜야 한다.

high- level lan

• cpu , 즉 하드웨어를 몰라도 쓸 수 있게 되었다. 하드웨어 의존적이지 않아짐. 이것을 하드웨어 추상화라고 한다.

1. c언어 - 코드를 짜놓았으면 어떤 하드웨어에 상관없이 제조사가 제공하는 컴파일러를 통해 각 cpu에 작동하는 어셈블리어로 바꾸어 작동시킬 수 있다.
   • 하이레벨 언어 중에서 추상화가 가장 덜 된 케이스
   • int (내가 4바이트를 쓰겠다.) short(16byte를 쓰겠다.) 등등 아직 메모리와 바인딩이 되어 있음

이후에 python,javascript 등으로 넘어오면

• a = 10 일 때 메모리 차원에서 보다 바인딩이 떨어짐 . 언어 추상화가 더 잘 일어남.

하드웨어 추상화 계층(HAL, Hardware Abstraction Layer)은 컴퓨터의 물리적인 하드웨어와 컴퓨터에서 실행되는 소프트웨어 사이의 추상화 계층이다. 이것은 하드웨어(cpu)의 차이를 숨겨서 응용 프로그램이 작동할 수 있는 일관된 플랫폼을 제공한다.

아직은 이해 안되는 참고사항

char --> 1byte이다. 0 ~ 2** 8/ 2 0 ~ 255 ---> -128 ~ 127 까지 사용가능

4byte ---? 2 ** 32 / 0 ~

컴파일러 언어를 한개씩은 한다. 컴파일러 언어가 뭔가?

c 언어 (integer overflow) --->

char num = 126; char의 범위가 범위가 -128 ~ 127까지 인데 그 수를 넘어가므로 overflow가 일어난다.

num ++; num ++;

if (num>0) { print("%d \n" , num); } else { print("wrong1"); }