[컴퓨터시스템구조론] 컴퓨터 시스템 기초 1편

컴퓨터 구조

프로세서의 속도를 높이기 위해서는 이렇게 해야한다.

1. 프로세스 하드웨어 속도를 높힌다.

 - 논리 게이트의 크기를 줄여 더 많은 게이트를 넣고 클록1)속도를 높인다.

2. 프로세서와 주기억장치 사이에 위치하는 캐시2)의 크기와 속도를 증가시킨다.

3. 명령어 실행 속도를 높일수 있도록 프로세서 조직과 구조를 바꾼다.

결론. 클록속도와 회로의 밀도를 증가시키면 프로세스의 성능이 향상된다.

프로세서의 속도를 저해하는 요소

전력 : 클록속도, 회로 밀도가 증가하면 전력밀도가 상승하고 열이 발생한다.

RC지연 : 부품을 소형화하면 연결선 굵기가 줄어들고 그 때문에 저항이 증가하며 선들이 가까이 위치하면 커패시턴스3)가 증가한다.

기억장치 지연: 기억장치 속도는 프로세서의 속도보다 떨어진다.

1) Clock(클록, 클럭) : 클럭 속도 or 클럭 주파수. 컴퓨터 프로세서의 동작 속도를 나타내는 말로써 초당 싸이클, Hz 사용

2) Cache(캐시) : 컴퓨터 과학에서, 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소를 가르킴

3)Capacitance(커패시턴스) : 전자기학에서, 전기용량 또는 전기들이는 축전기가 전하를 저장할수 있는 능력을 나타내는 물리량

명령어 사이클(Cycle)은 명령어 인출(instruction fetch), 오퍼랜드 인출(Operand fetch), 오퍼랜드 저장 및 인터럽트 검사로 구성된다.

거의 모든 현대 컴퓨터의 설계는 Von Neumann이 개발한 개념에 바탕을 둔다.

1. 데이터와 명령어는 읽기와 쓰기가 가능한 기억장치에 함께 저장된다.

2. 기억장치의 내용은 저장된 데이터의 형식에 관계없이 위치에 따라 주소를 지정할수 있다.

3. 명령어의 실행은 (별도의 수정이 없는 한) 한개씩 순서대로 진행된다.

인터럽트

 - 인터럽트는 프로그램의 효율을 높인다.

다중인터럽트를 처리하는 방법

1. 인터럽트 처리 중에는 인터럽트가 불가능하다.

 - 인터럽트가 걸린 상태에서는 인터럽트 팬딩(pending) 상태가 되고 인터럽트 처리가능 상태가 되었을 때 인터럽가 처리 가능해진다.

2. 인터럽트의 순서를 정하고, 순위가 높은 인터럽트는 순위가 낮은 인터럽트보다 먼저 처리될 수 있도록 허용하는 것이다.

상호연결조직

버스 상호연결

 - 버스는 두개 이상의 장치를 연결하는 통신경로. 버스의 주요특징은 공유 전송 매체라는 점. 여러개의 장치가 버스에 연결되어 있고, 그들 중 한 장치가 전송할 신호를 버스에 접속된 다른 모든 장치들이 수신할 수 있다.

컴퓨터의 주요 구성요소들(프로세서, 기억장치, I/O)을 연결하는 버스를 시스템 버스라고 부른다.

모든 버스에서 선들은 기능에 따라 데이터선(data Lines), 주소선, 제어선으로 분류될수 있다. 그 외 전원을 공급하기 위한 전력분배 선들이 있다.