Domain/컴퓨터구조 (13) 썸네일형 리스트형 1. Basic Concepts and Computer Evolution 컴퓨터 구조 컴퓨터의 기본 기능 데이터 처리 데이터 저장 데이터 이동 제어 컴퓨터의 주요 구성 요소 CPU Main memory I/O CPU의 주요 구성 요소 Control Unit : 동작을 제어하는 장치 ALU : 데이터 연산 장치 Register : CPU 내부 저장 공간 무어의 법칙(Moore's Law) 하나의 프로세서 칩 내부의 트랜지스터의 개수는 매년 두배씩 증가한다. 2. Performance Issue Microprocessor Speed 성능 향상을 위해 사용되는 현대 프로세서의 기술 Pipelining : 명령어를 병렬 처리하는 방식 Branch Prediction(분기 예측) : 다음 진행될 분기를 미리 예측한다. Superscalar Execution : 처리 장치를 여러개 두어 한 사이클 당 수행 가능한 명령어가 많아짐 Data flow analysis : 프로세서가 흐름을 파악해 명령어 순서를 최적화함. Speculative Execution : 필요한 정보를 미리 예측함. 암달의 법칙(Amdahl' Law) 컴퓨터 시스템 일부를 개선했을 때 전체적으로 어느정도의 성능 향상이 있는지 확인하는데 쓰인다. Execution time 기계 명령어로 된 프로그램의 수행 시간 MIPS 초당 백만개의 .. 3. A Top-Level of Computer Function and Interconnection 폰 노이만 구조(Stored Program Concept) 데이터와 명령어를 형태에 상관없이 주소로 저장하는 구조이다. 이 구조의 특징은 다른 프로그램을 수행하려 할 경우 하드웨어 배치를 바꾸지 않고 소프트웨어(프로그램)만 교체하면 된다. Instruction Cycle 컴퓨터가 명령어를 처리하는 일련의 과정 Instruction Fetch → Decode → Operand Fetch → Execute → Operand Store Interrupt cpu가 일련의 작업을 수행하다가 마주치는 결함 혹은 의도된 작업 스위칭. 종류 프로그램 : 숫자를 0으로 나누거나 옳지 않은 명령어 수행에 의해 발생 타이머 : 특정 시간에만 프로그램을 수행하게 함. Hardware failure : 하드웨어 결함으로 발생함.. 4. Cache Memory Cache Memory CPU 근처 혹은 내부에 있는 소형 저장 장치로 CPU가 곧 필요로 할 데이터를 저장한다. 메모리에서 성능 평가 방법 1. 시간적 성능 Access time : 할당된 주소에 접근하여 해당하는 데이터를 받아 오기 까지 걸리는 시간 Cycle time : 하나의 요청 뒤 그 다음 요청까지 걸리는 시간 access time + α 2. 처리율(throughput) Transfer rate (전송률, bps) : 초당 몇 비트 (혹은 바이트)를 전송하는가 Cache의 성능 평가 히트율이 높을 수록, 캐시가 메인메모리에 비해 빠를 수록 성능이 좋다. Cache의 종류 Unified Cache : 명령어와 데이터가 같이 저장되는 캐시 Split Cache : 명령어와 데이터를 따로 분리하여.. 5. Internal Memory DRAM (Dynamic RAM) 전기를 통해 충전하는 방식을 이용하여 데이터를 저장한다. 시간이 지남에 따라 전하량이 줄어드는 것을 방지하기 위해 refresh 작업이 필요하다. 특징 용량 대비 가격이 저렴하다. Refresh 작업이 필요하다. Main mermoy로 주로 사용된다. Interleaved Memory 주기억장치를 접근하는 속도를 빠르게 하는데 사용된다. 메모리 인터리빙 기법은 인접한 메모리 위치를 서로 다른 뱅크(bank)에 둠으로써 동시에 여러 곳을 접근할 수 있게 하는 것이다. 메모리 인터리빙은 블록 단위 전송이 가능하게 하므로 캐시나 기억장치와 주변장치 사이의 빠른 데이터 전송을 위한 DMA(Direct Memory Access)에서 많이 사용한다. SRAM (Static RAM).. 6. External Memory Magetic Disk 자기장을 이용하여 정보를 저장한다. Disk I/O Time = seek time + rotational delay + data transfer Sector는 보통 512bytes의 크기로 되어 있고 최소 접근 단위이다. Track은 4~12개의 sector로 구성되어 있다. Cylinder는 다른 층의 같은 track의 모임이다. (하드디스크는 여러 층으로 이루어짐) 결국 sector, track, cylinder는 데이터가 저장된 장소를 일컫는다. Head(arm)은 데이터를 읽거나 쓰기 위한 장치이다. RAID 각각의 독립적인 디스크와 에러검출을 위한 추가적인 디스크를 함께 사용하는 기법 SSD 소음이 적고 저전력이다. Access time과 latent time이 낮아 빠르.. 7. I/O (Input/Output) I/O Module 실제 I/O Device들은 I/O Module에 연결되어 있는 구조이다. I/O Module이 I/O device와 다른 컴퓨터 내부 장치들과의 상호작용에 기여한다. I/O Module을 사용하는 이유 I/O 장치들의 속도가 다양함 데이터의 형태가 모두 다름. I/O Device의 발전 Programmed I/O Interrupt-driven I/O DMA (I/O Processor) Check status CPU I/O I/O Transfer data CPU CPU I/O ▶ Programmed I/O 와 Interrupt-driven I/O는 전송 속도가 제한되고 CPU가 I/O장치를 지속적으로 관리해야 되기 때문에 좋지 않다. * Direct Cache Access : I/O가.. 10. Computer Arithmetic 정수 표현 방식 1. Sign-Magnitude Representation 사람과 같이 수를 표현하는 방법. 양수, 음수 표현이 쉬우나 0을 표현이 두가지이고 덧셈과 뺄셈을 부호와 숫자 따로 계산해야 한다. 2. Twos Complement Representation 양수나 음수 값이 있을 때 0, 1의 값을 바꾸고 1을 더하는 방식. 0의 표현이 1가지 이고 비트 수를 늘리고 싶을 때 sign(부호) 앞에 같은 sign 값을 개수만큼 늘리면 된다. Overflow가 발생할 가능성이 있다. Subtraction rule : 컴퓨터가 뺄셈을 하지 않게됨. Overflow rule 같은 부호의 합의 결과로 carry가 나온 경우. 부호를 제외한 숫자들의 합에 carry가 나온경우(=부호가 바뀐 경우). 앞의.. 이전 1 2 다음
