컴퓨터 구조 및 설계 정리 Ch.1

본 게시물은 "Computer Organization and Design : The Hardware/ Sofrware Interface (ELSEVIER) 5th Edition"의 한국어판을 읽으며 정리한 글입니다.

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컴퓨터 구조 및 설계 - YES24

1.1. 서론

• 하드웨어와 소프트웨어가 어떻게 성능에게 영향을 미치는가 (p.10)

하드웨어 또는 소프트웨어 구성 요소	성능에 미치는 영향
알고리즘	소스 프로그램 문장 수와 입출력 작업 수를 결정
프로그래밍 언어, 컴파일러, 컴퓨터 구조	각 소스 프로그램 문장에 해당하는 기계어 명령어 수 결정
프로세서와 메모리 시스템	명령어의 실행 속도 결정
입출력 시스템 (하드웨어 및 운영체제)	입출력 작업의 실행 속도 결정

1.2. 컴퓨터 구조 분야의 8가지 위대한 아이디어

• 컴퓨터 구조 분야의 8가지 위대한 아이디어 (p.11~p.13)
  1. Moore의 법칙
  2. 설계를 단순화하는 추상화
  3. 자주 생기는 일을 빠르게
  4. 병렬성을 통한 성능 개선
  5. 파이프라이닝을 통한 성능 개선
  6. 예측을 통한 성능 개선
  7. 메모리 계층구조
  8. 여유분을 이용한 신용도 개선

1.3.  프로그램 밑의 세계

• 하드웨어와 소프트웨어를 계층으로 단순화한 그림 (p.14)

• 시스템 소프트웨어 : 공통적으로 필요한 서비스를 제공하는 소프트웨어. 운영체제, 컴파일러, 로더, 어셈블러가 이에 속한다.
• 운영체제 : 실행 프로그램을 위해서 컴퓨터 내의 자원을 관리하는 감독 프로그램
• 컴파일러 : 상위수준 언어 문장을 어셈블리 언어 문장으로 번역하는 프로그램

1.4.  케이스를 열고

• 컴퓨터 5대 구성요소 (p.18)

프로세서는 메모리에서 명령어와 데이터를 읽는다. 입력장치는 메모리에 데이터를 쓰고, 출력장치는 메모리에서 데이터를 읽는다. 제어 유닛은 데이터페이스, 메모리, 입력장치, 출력장치의 동작을 결정하는 신호를 내보낸다.

1.6. 성능

• 성능 기준 (p.31)
  1. 응답시간 (response time)
  2. 실행시간 (execution time)
  3. 처리량 (throughput)
  4. 대역폭 (bandwidth)

두개의 컴퓨터에서 같은 프로그램을 실행시키고 먼저 끝나는 쪽이 더 빠른 컴퓨터라고 할 수 있다. 하지만, 여러대의 서버를 가지고 여러 사용자의 작업을 처리할 경우 하루동안 더 많은 작업을 처리하는 컴퓨터가 더 빠른 컴퓨터일 것이다.

컴퓨터의 성능을 측정하는 기준은 상황에 따라 달라질 수 있다.

 

• 컴퓨터X의 성능과 실행시간의 관계 (p.32)

• "X 가 Y 보다 n배 빠르다" (p.32)

 

• 클럭 사이클, 클럭 주기 (p.35)

• CPU 성능과 성능 인자 (p.35)

• 명령어 성능 (p.37)

• 고전적인 CPU 성능식 (p.38)

1.10. 오류 및 함정

• Amdahl's law (p.52)

어떤 개선책으로부터 얻을 수 있는 성능의 증가는 개선된 부분이 얼마나 많이 사용되느냐에 따라 제한된다는 법칙.

• MIPS(million instructions per second) (p.53)

실행시간 대신 쓸 수 있는 척도 중 하나.

• MIPS와 클럭속도, CPI 간의 관계 (p.54)