[Computer Architecture] Computer Abstractions and Technology

- 용어 정리

• Operation(연산)
  • 컴퓨터가 수행할 수 있는 가장 기본적인 작업 단위
  • ex) 산술 연산(더하기, 빼기, 곱하기, 나누기), 데이터 이동, 비교 등
• Instruction(명령어)
  • 컴퓨터에게 특정 작업을 수행하도록 지시
  • 하나 이상의 연산으로 구성, 컴퓨터 프로그램을 이루는 기본 단위
• Process(프로세스)
  • 실행 중인 프로그램
• Processor(프로세서)
  • 중앙 처리 장치(CPU)라고도 함.
  • 명령어를 해석하고 실행하는 역할

 

- Performance의 이해

• Algorithm: 실행될 operations의 개수를 결정
• Programming language, compiler, architecture: machine의 instruction 당 수행되는 operation 수를 결정
  • ex) object oriented language들은 데이터에 접근할 때 메모리를 여러 번 접근해야 할 수 있다.
  • compiler 마다 최적화 정도가 다르고, 컴파일러 안에서 설정한 옵션에 따라서도 달라질 수 있다.
  • CISC 같은 경우 복잡한 대신 명령의 개수가 적고, RISC 같은 경우 간단한 대신 명령의 개수가 많다.
• Processor and memory system: 얼마나 빠르게 instruction이 실행되는 지 결정
• I/O system (including OS): 얼마나 빠르게 I/O operations(input/output operations)을 실행할 지 결정
  • I/O 장치들은 processor에 비해서 속도가 매우 느립니다. 어떤 프로그램이 수행 중에 I/O 장치에 접근하게 되면 process의 clock(클럭) 사이클 수로는 수백, 수천 사이클에 해당하는 시간이 지나가게 됩니다. 따라서 I/O을 얼마나 빠르게 처리하느냐 또는 I/O에 대한 접근을 얼마나 적게 하는가가 성능에 큰 영향을 줍니다. 

 

- 컴퓨터 구성 요소

• 공통 구성 요소: 데스크탑, 서버, 임베디드
• Input/output이 포함된 요소:
  • User-interface devices: 디스플레이, 키보드, 마우스
  • Storage devices: 하드디스크, CD/DVD, flash
  • Network adapters: for communicating with other computer

 

- 데이터 저장 장소

• Volatile main memory(휘발성 메모리): 전기 공급이 꺼지면 instruction들과 data들이 날라간다.
  • ex) ram
• Non-volatile secondary memory(비휘발성 보조 기억장치)
  • magnetic disk
  • flash memory
  • optical disk(CDROM, DVD)

 

- Decimal vs Binary Notation

우리가 데이터 용량 등을 나타낼 때는 10의 제곱승 꼴로 나타내는데, 실제 컴퓨터는 binary notation을 사용하여 2의 제곱승 꼴로 구성되어 있습니다. 우리가 8GB 장치를 연결했는데 컴퓨터에서는 8GB로 딱 떨어져 있지않고 그것보다 더 많은 용량을 나타내는 이유입니다.

(Decimal notation보다 binary notation이 더 큽니다.)

https://hhapcomputerscience.wordpress.com/2015/09/21/memory/

 

- 컴퓨터의 종류

• Personal computers
  • 가장 일반적인 목적으로 사용
  • 다양한 소프트웨어를 제공
  • 가격과 성능 사이의 가성비가 중요
• Server computers
  • 네트워크를 기반
  • 큰 용량, 높은 성능, 신뢰성
  • 작은 서버부터 빌딩 사이즈의 서버까지 다양
  • Cloud computing: Google, Amazon, MS
• Supercomputers
  • 특수 용도로 사용
  • 시장 규모는 적음
• Embedded computers
  • 내부에 탑재된 컴퓨터
  • 시스템의 구성요소로 숨겨져 있음
  • 가장 흔한 종류의 컴퓨터
  • power, performance, cost 제약에 엄격
  • 하나의 application을 실행하기 위해 디자인 
  • 매년 40% 정도의 성장률 cf) 데스크탑이나 서버 컴퓨터의 경우 매해 9%
  • SW is integrated with H/W and delivered as a single system
  • Low tolerance for failure -> 고장에 민감한 이유: 예를 들어, 카메라 소프트웨어가 고장나서 카메라를 못쓴다면 그 제품에 대한 신뢰하락이 직접적으로 다가와 더 이상 그 제품을 소비를 안할 가능성이 높기 때문