[컴퓨터구조] Lecture 02: Computer Abstractions and Technology - Part1

경희대학교 김정욱 교수님의 컴퓨터구조 강의를 기반으로 정리한 글입니다.

Class of Computing Applications

PC(Personal Computer)

• 다목적 microcomputer(마이크로 프로세서를 cpu로 사용하는 컴퓨터)
• 크기, 용량, 가격 면에서 개인적으로 사용하기에 적합
• PC는 보통 다음 part들을 포함
  • Computer case
  • Power supply
  • Motherboard
  • Random access memory(RAM)
  • Hard disk
  • External devices(e.g., visual display, keyboard, printer, etc.)

Server

• multi user computer
• 동시에 여러 사용자가 사용할 수 있는 대규모 프로그램을 실행하기 위해 사용
• 네트워크를 통해서만 접근
• pc와 같은 기술 구조지만 더 큰 저장 공간과 입출력 용량을 지님

Supercomputer

• Extreme case of the server
• 큰 규모의 processors & memory & costs

Embedded computer

• 미리 정해진 특정 응용 프로그램을 실행하기 위해 다른 장치 내에 포함된 컴퓨터
• hardware 안에 미리 내장되기에, 한 번 import하면 변경이 어려움

PMD(Personal Mobile Device)

• 키보드와 마우스가 없음
• touch-sensitive screen 사용

Cloud computing

• 로컬 드라이브 대신 인터넷의 원격 서버를 사용하여 데이터를 저장, 관리, 접근하는 기술

Decimal/Binary Values and Names

Hard Disk Storage

• 512GB SSD → Actual (476GB)
• 512 x 10^9 / 2^30 = 512 x 0.931322575 ≈ 476

편의성을 위해 표기상 1TB = 1,000GB = 1,000,000MB = 1,000,000,000KB = 1,000,000,000,000Byte → 실제로는 1,024으로 나눔 → 1,000,000,000,000Byte = 976,562,500KB = 953,674MB = 931GB로 컴퓨터에 표시

Seven Great Ideas in Computer Architecture

1. 추상화(Abstraction)을 이용한 설계 단순화
2. 공통 사례(Common case)를 빠르게 처리
3. 병렬 처리(Parallelism)를 통한 성능 향상
4. 파이프라이닝(Pipelining)을 통한 성능 향상
5. 예측(Prediction)을 통한 성능 향상
6. 메모리의 계층화(Hierarchy of memories)
7. 여유분(Redundancy)을 이용한 신용도 개선 → 중복되는 값들 여러개 놓고 맞는 것들 이용 → 신뢰성 향상

Below Our Programs

Application software

• 특정 기능을 수행하는 프로그램
• 워드, 메일, 유튜브, 드라이브 등

Systems software

• 컴퓨터 시스템 운영에 필요한 프로그램
• OS: hardware works를 제어하는 소프트웨어(e.g., Windows, macOS, Linux, etc.)
• Compiler: C, Java 등 high-level language를 번역

Hardware

• 물리적인 장치로 보고 만질 수 있음
• 중앙처리장치, 주기억장치, 보조기억장치, 입력장치, 출력장치

High-Level Language to Hardware Language

High-level program languages

• C, C++, Java 등 단어와 대수 표기법으로 구성된 언어
• 컴퓨터는 이해 불가능

Assembly languages

• 지시를 상징적 표현으로 처리

Binary machine languages

• 지시를 2진법으로 표현
• 컴퓨터가 이해 가능

Performance Growth per Unit Cost

• Vacuum tube: 2진 연산, 높은 발열과 잦은 고장 → 진공관 교체가 잦아 불편
• Transistor: 전기 신호로 스위치를 On/Off
• Intergrated circuit(IC): 수백개의 트랜지스터가 하나의 칩에 존재
• Very Large-Scale Intergrated circuit(VLSI): 매우 큰 규모의 IC

Performance Growth in DRAM

• DRAM: 저장된 데이터가 시간과 전원의 끊김에 따라 소멸되는 RAM
• 수십년간 3년마다 4배 향상