20140409 (CPU, Microcontroller, RAM, ROM, RISC, CISC, 구조체, #pragma pack)

38일차

 

 

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상     식

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--- CPU, Microcontroller

 

- CPU는 위의 그림과 같이 core만 있고

RAM, ROM, I/O... 다른 것들은 외부에 있는 개인컴퓨터의 것과 같은 것.

 

- Microcontroller는 칩에 core, SDRAM, EEPRAM,... 등등 다른 것들이 함께 들어 있는 것.

 

 

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- RAM, ROM 등등 메모리

 

- RAM (Ramdom Access Memory)

읽기 쓰기가 언제나 가능하다.

휘발성 ( 전기가 끊기면 내용이 다 날아감 )

 

- ROM (Read Only Memory)

읽기만 가능

비휘발성 ( 전기가 끊겨도 내용이 저장되어 있다 )

 

- EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

읽기 쓰기 가능

비휘발성

RAM보다 비싸다

 

- Flash Memory

읽기 쓰기 가능

비휘발성

RAM, ROM보다 느리다

RAM보다 가격이 비싸, EEPROM보다 싸다

 

- SRAM (Static RAM)

전기가 가해지면 안에 내용을 유지해서 정적이라고 함.

주로 캐시메모리

DRAM에 비해 비싸다

 

- DRAM (Dynamic RAM)

전기가 가해져도 일정시간이 지나면 내용이 바뀌므로

주기적으로 전기를 다시 공급해 줘야한다. Reflesh 그래서 동적이라고 함.

주로 주기억장치

SRAM에 비해 싸다

 

- SDRAM

DRAM 업그레이드 판.

 

 

 

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--- RISC, CISC

            구조, 명령어          주 사용                      비유?

RISC         단순           서버, 슈퍼컴퓨터             물 끓이고, 스프넣고, 라면 넣고...

CISC         복잡                   PC                       라면 끓여 끝.

명령세트의 종류로 CPU에 기계어 코드이다

CISC 가 먼저 세상에 나왔는데 명령어가 엄청나게 많았다.

하지만 그 중에 실제로 자주 쓰이는 것은 10%미만에 불과하다는 것을 알아내고

자주 쓰는 것을 모아서 만든 것이 RISC 방식이라고 한다

현재에는 둘 다 서로의 장점을 수용하게 되서 경계가 무너지고 있다고들 한다...

 

 

 

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--- WinAVR

AVR에 넣는 프로그램짜는 컴파일러

폴더 내에 main.c와 makefile이 함께 있어야 한다.

 

- make

컴파일 명령어

- make clean

컴파일한 파일 다 지우기

- main.hex

실행 파일

 

 

 

 

C 언어

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구    조    체

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- 구조체 사이즈 출력

ex)

#include <stdio.h>

struct smart
{
  int a;
};

int main()
{
  printf("%d \n", sizeof(struct smart));

  return 0;
}

- struct smart  이것 자체가 자료형이다.

 

 

여기서 알 수 없는 것이 있었다....

ex)

#include <stdio.h>

struct smart
{
  int a;  //  4  4
  int b;  //  8  8
};

int main()
{
  printf("%d \n", sizeof(struct smart) );

  return 0;
}

출력 화면 

문제가 없다.

아래를 더 보자

#include <stdio.h>

struct smart
{
  int a;  //  4  4
  int b;  //  8  8
  char c;  //  9  12
};

int main()
{
  printf("%d \n", sizeof(struct smart) );

  return 0;
}

출력 화면

??? 9가 나와야 하는데 12가 나왔다.

변수 // 예상크기  결과크기

#include <stdio.h>

struct smart
{
  int a;  //  4  4
  int b;  //  8  8
  char c;  //  9  12
  char d;  //  10  12
  char e;  //  11  12
  short f;  //  13  16
  char g;  //  14  16
  int h;  //  18  20
  char i;  //  19  24
  short j;  //  21  24
  char k;  //  22  28
};

int main()
{
  printf("%d \n", sizeof(struct smart) );

  return 0;
}

왜 그러냐면 컴파일러는 4byte or 2byte로 잡는게 편하기 때문에? 컴파일 편한대로? 메모리를 잡기 때문에 저런 현상이 나타난다고 한다.

 

아래 그림을 통해 메모리 구조를 보자. 

①번은 위에서 선언한 변수 순서 그대로 했을 경우 메모리가 잡히고 빈칸은 버리는 공간이 되어버렸다. 그래서 6byte 낭비.

②번은 변수 선언을 메모리가 잡히는 구조를 생각해서 A, B, F, J, C, D, E, G, H, I, K 순으로 선언 했을 경우 2번과 같이 메모리가 잡힌다. 2byte낭비.

③번은 메모리 위에 #pragma pack(1) 이라는 것이 있는데, 구조체 선언 위에 선언할 경우 컴파일러가 메모리를 잡을 때 1byte단위씩 잡게된다. 딱 맞다.

④번은 구조체 선언 위에 #pragma pack(1), 구조체 선언 밑에 #pragma pack(4) 를 선언한 경우이다. 딱 맞다.

 

장단점 비교

①번이 제일 쓰레기 코드다. 대신 프로그래머가 편하다.

②번은 ①번에 비해 메모리를 4byte를 확보. 프로그래머가 신경을 좀 써야된다.

③번은 ①번에 비해 메모리를 6byte나 확보했지만, 속도가 느리다. 편하다.

④번은 ①번에 비해 메모리 6byte 확보, 속도도 확보 가장 좋은 코드. 프로그래머가 신경 좀 써야된다.

 

 

- #pragma pack( )

위에서 한 번 언급 했듯이 컴파일시 메모리 단위를 바꾼다.

ex)

#include <stdio.h>
#pragma pack(1)

struct smart
{
 int a;  //  4  4
 int b;  //  8  8
 char c;  //  9  12
 char d;  //  10  12
 char e;  //  11  12
 short f;  //  13  16
 char g;  //  14  16
 int h;  //  18  20
 char i;  //  19  24
 short j;  //  21  24
 char k;  //  22  28
};

#pragma pack(4)

struct smart1
{
 int a; 
 int b; 
 char c;  
 char d; 
 char e; 
 short f; 
 char g; 
 int h;
 char i; 
 short j; 
 char k;  //  28
};

int main()
{
 printf("smart : %d \n", sizeof(struct smart) );
 printf("smart1: %d \n", sizeof(struct smart1) );

 return 0;
}

출력 화면 

 

 

 

- 메모리에 진짜로 위와 같이 저장되는지 변수들의 주소값 확인

1번의 경우로 확인.

ex)

#include <stdio.h>

struct smart
{
int a; // 4 4
int b; // 8 8
char c; // 9 12
char d; // 10 12
char e; // 11 12
short f; // 13 16
char g; // 14 16
int h; // 18 20
char i; // 19 24
short j; // 21 24
char k; // 22 28
};

int main()
{
 struct smart ass;

 printf("int a\t: 0x%08X \n", &ass.a);
 printf("int b\t: 0x%08X \n", &ass.b);
 printf("char c\t: 0x%08X \n", &ass.c);
 printf("char d\t: 0x%08X \n", &ass.d);
 printf("char e\t: 0x%08X \n", &ass.e);
 printf("short f\t: 0x%08X \n", &ass.f);
 printf("char g\t: 0x%08X \n", &ass.g);
 printf("int h\t: 0x%08X \n", &ass.h);
 printf("char i\t: 0x%08X \n", &ass.i);
 printf("short j\t: 0x%08X \n", &ass.j);
 printf("char k\t: 0x%08X \n", &ass.k);

 return 0;
}

출력 화면

 

 

메모리 구조와 비교 

 

- e 다음에 f 가 한칸 37비우고 38부터 시작하는 것을 볼 수 있다.

j 도 i 다음에 41부터 시작이 아니라 42부터 시작하는 것을 볼 수 있다.