대학생과 컴퓨터 구조 공부하기 03 (컴퓨터 구조론 개정 5판 1장 마무리).

이번 포스팅은 저번 포스팅의 구체화의 시간과 기본문제의 마무리를 한다.

 

<학습 내용>

cpu와 i/o 장치는 cpu와 메모리처럼 바로 연결되는 것이 아닌 제어기 를 거친다
cpu와 i/o 장치의 연산 속도의 차이가 너무 크기 때문이다.

제어기는 기본적으로 2개의 레지스터를 포함한다(레지스터는 기억하는장치)
1. 상태레지스터 : 0,1로 데이터를 처리. 0은 현재 data가 없기에 받을 준비
1은 보낼데이터가 있다는 의미
2. 데이터 레지스터 : 0이면 보낼 데이터가 없기에 대기하고
 1이면 데이터를 cpu로 보내서 처리
제어기의 작동은 cpu입장에서 상태레지스터 값이 1이면 데이터레지스터 를 읽어서
데이터입력이 완료된다. 0이면 1이될때를 기다리는 순환구조 이다.

보조저장 장치들 또한 제어기를 통한다. 차이점이라면 i/o와 달리 데이터 전송단위가
블록단위(512바이트,1024,4096 등등)로 크다는 것이다. 따라서 속도가 느리고 가격이 싸다
(느린 속도를 손보기 위해 버퍼가 있다)

마지막으로 컴퓨터의 기본적인 기능을 정리하고 마친다.
실행, 데이터 저장,이동, 입출력, 제어의 기능이 있다.

내용을 보다 구체화 하여 보겠다.

CPU(central processing unit / processer 중앙처리 장치) : 플로그램 실행, 데이터 처리의 중추적 기능 수행
기억장치 : 1. 주기억 장치(main memory) : cpu와 가장 가까움, 반도체 기억장치 칩으로 구성, 고속 엑세스
    가격,면적이 크다. 저장용량 한계가 있다, 영구저장X, 일시적 저장
 2. 보조기억 장치(auxiliary storage divice/ secondary memory) : 저장밀도 크고 가격이 싸고
과 읽/쓰 속도가 느림, 영구저장O,  HDD,SSD 등이 있다.
I/O장치(input/output 입출력장치) : 사용자-컴퓨터간 상호작용을 위한 장치로 제어기를 통해 작동한다.

제어기 :   2개의 레지스터를 포함한다(레지스터는 기억하는장치)
1. 상태레지스터 : 0,1로 데이터를 처리. 0은 현재 data가 없기에 받을 준비
1은 보낼데이터가 있다는 의미
2. 데이터 레지스터 : 0이면 보낼 데이터가 없기에 대기하고
 1이면 데이터를 cpu로 보내서 처리

제어기의 작동은 cpu입장에서 상태레지스터 값이 1이면 데이터레지스터 를 읽어서
데이터입력이 완료된다. 0이면 1이될때를 기다리는 순환구조 이다.


기계어(machine language/ 기계코드) : H/W 부품이 이해하는 언어. 2비트 0과1로 구성. 연산코드와 오퍼랜드 필드로 구성

연산코드 필드 : 니모닉스 같은 부분 LOAD에 해당, CPU가 수행할 연산을 지정함, 3비트면 2의3승인 8가지종류
오퍼랜드 필드 : A,X 부분에 해당, 연산에 사용될 data, 혹은 data가 저장된 기억장치의 주소를 의미.
같은 방식으로 비트수만큼 2의 제곱으로 계산하여 지정.
word : CPU에 의해 한번에 처리 될 수 있는 비트 그룹
한번에 가져올수 있는 명령어의 크기 (8,16,64 비트 등등)

어셈블리 언어(assembly language) : 기계어와 고급언어 사이의 중간언어
니모닉스 라는 명령어를 사용함.(LOAD, ADD, STOR 등)

고급언어(high-level language) : 파이썬 ,c 같은 영문자와 숫자로 구성되어 사람이 이해하기 쉬운언어

컴파일러(compiler) : 고급언어를 기계어로 번역하는 S/W

어셈블러(assembler) : 어셈블리 언어를 기계어로 번역하는 S/W

시스템 버스 : 다음 3가지 버스로 구성 1.주소 2.데이터 3.제어

1.주소버스 : CPU가 외부의 주소정보를 전송하는 신호 선들이 집합
주소선의 수는 CPU와 접속될 수 있는 최대 기억장치 용량을 결정하는것과 비례
단방향성을 가진다. 버스의 폭 = 주소비트들의 수 16이면 2의16승 만큼 주소를 지정가능.

2.데이터버스 : CPU가 기억,I/O장치 사이의 data전송을 위한 선의 집합
data선의 수는 CPU가 한번에 전송하는(폭) 비트수를 결정한다.

3.제어버스 : CPU가 시스템 내의 각종요소들의 동작을 제어하기 위한 신호선의 집합.


기억장치 쓰기동작 : CPU가 data를 저장할 기억장소의 주소와 data를 각각에 맞는 버스를 통하여 보내는 동시에
제어버스의 쓰기 신호를 활성화 한다.

기억장치 쓰기 시간 : 쓰기동작이 걸리는 시간. 
data를 보내고 저장완료까지의 시간.

기억장치 읽기동작 : CPU가 주소버스를 보내는 동시에 읽기 신호를 활성화 한다.
읽혀진 데이터가 기억장치에서 CPU로 데이터버스에 실리고 CPU가 읽는다.

기억장치 읽기 시간 : CPU에서 주소를 발생시키고 data가 다시 CPU에 도착할때 까지의 시간.

 

 

<기본문제 16번 부터 끝까지 풀이>

16. 폰노이만 구조에 기반한 컴퓨터들은 코드를 기억장치에 저장된 순서대로 읽어서 실행한다
이와 관련된 cpu내부 레지스터는?

답 : 가. 프로그램 카운터. 프로그램코드를 순서대로 읽어서 실행되며 그 주소는 CPU의 내부 레지스터인
프로그램 카운터에 의해 지정되기 때문.

17. 컴 부품중 세대를 분류하는 기준이 되지 않는것?

답 : 다. LSI. 제1,2세대는 트랜지스터, 3세대는 집적회로IC, 4세대는 IC중에서도 VLSI가 담당한다.

18. IC출현에 의해 나타난 특징이 아닌것?

답 : 나. 컴퓨터 가격이 높아짐. 아니다 가격이 오히려 싸졌다.

19. 무인 청소기 내부에 탑제되어 동작을 조종한느 컴퓨터의 분류?

답 : 다. 임베디드 컴퓨터. 4차 산업혁명시대로 오며 각광받는 IOT 와 AI가 대표적으로 내장형
컴퓨터로 이해한다.

20. 슈퍼컴퓨터에 대한 설명으로 적합하지 않는것?

답 : 다. I/O 처리성능이 탁월하다. I/O보다는 많은 프로세서처리가 그나마 가까울것이다. I/O측면에서
그나마 가깝다고 볼수 있을만한건 노드로 구성되어 신뢰도가 높아 입출력이 용이한 클러스터
컴퓨터가 아닐까 싶지만 이것도 I/O처리 성능이 주목적이 아니다.

21. 슈퍼컴퓨터의 구성형태가 아닌것?

답. 나. 슈퍼미니 컴퓨터. 슈퍼미니컴퓨터는 서버급 컴퓨터 시스템중 하나이다 슈퍼컴퓨터의 구성은 
파이프라인,대규모 병렬시스템, 클러스터 컴퓨터 이다.

22. 최초의 슈퍼컴퓨터의 속도와 2018년 슈퍼컴퓨터 속도를 비교할때 얼마나 더 빨라졌나?

답. 다.10의9승 배. 200PFLOPS 와 100 MFLOPS 를 비교하면 플롭스 라는 컴퓨터의 성능을 수치로 나타내는 
단위이고 대략적인 비교를 하는것이므로 P는 페타 라는 10^15 M은 메가라는 10^6 이므로 대략
10^9만큼의 성능차이가 있다.


23. 클러스터 컴퓨터의 특징이 아닌것?

답 : 가. IOT 기본요소로 사용될 전망임. IOT의 기본요소로 사용되는것은 임베디드 컴퓨터이고
클러스터 컴퓨터는 신뢰도가 높고 다수의 컴퓨터를 통합하여 하나의 시스템으로운용하고 
노드라는 PC와 워크스테이션들을 고속 네트워크로 접속하여 구성한다.