Computer Abstraction and Technology

Computer

1) 컴퓨터의 종류

   - Personal computer : 개인이나 기업에서 범용적으로 사용되는 컴퓨터. 가격과 성능의 절충

   - Server computer : 클라이언트에게 네트워크를 통해 정보나 서비스를 제공하는 컴퓨터. 높은 용량, 성능, 신뢰성

   - Super computer : 과학기술연산 등 다양한 분야에 사용되는 초고속/거대용량 컴퓨터

   - Embedded computer : 다른 기계가 시스템에 내장되어 있는 컴퓨터

 

2) Post-PC Era

   - 특정 기능에 특화되고 사용자의 인문학적 소비 겨험에 더 집중하는 디바이스(Personal Mobile Device, Cloud computiong)

 

 

Eight Great Ideas In Computer Architectures

1) Moore's Law (무어의 법칙)

    - 24개월마다 칩에 집적할 수 잇는 트랜지스터 수가 2배씩 증가

 

2) Abstraction

    - 복잡한 시스템을 세부사항을 제외하고 간단하게 나타내는 것   

    - 추상화를 통해 개발자(소프트웨어), 설계자(하드웨어) 등은 컴퓨터 시스템의 각 계층의 세부사항을 알 필요없음

computer system stack

3) Common case fast

    - 주로 사용되는 case의 성능을 빠르게 함으로써 전체 성능을 빠르게 함

 

fuction A를 빠르게 함으로써 전체 성능이 가장 빨라짐

4) Parallelism

    - 동시에 많은 계산을 하는 연산의 한 방법. 크고 복잡한 문제를 작게 나누어 동시에 병렬적으로 처리(멀티프로세서, 멀티코어)

 

5) Pipelining

    - 데이터의 처리를 여러 단계로 나누어 한 데이터 처리 단계의 출력이 다음 단계의 입력으로 이어지는 형태의 연결된 구조. 파이프라인을        통해 병렬적으로 데이터 처리 가능

 

6) Prediction

    - 프로그램의 다음 행동을 미리 예측하여 처리 속도를 빠르게 함.

 

7) Hierarchy of memories

    - CPU의 메모리 접근 속도를 높이기 위해 메모리를 종류에 따라 여러 개의 층으로 나누는 것

 

8) Dependability via Redundancy

    - 중복성을 통해 신뢰성을 높여, 하나의 오답으로 인해 전체 시스템이 오답이 되는 것을 막음.

 

1 + 1 = 2 (o)

 

 

Five classic components of a the Von Neumann Model

폰 노이만 구조

1) Datapath(Processing unit)

    - 산술 논리 장치(Arithmetics/Logic Unit)와 프로세서 레지스터를 포함하는 처리 장치

 

2) Control unit

    - 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함하는 컨트롤 유닛

 

3) Memory

    - 데이터와 명령어를 저장하는 메모리

 

4) Input

    - 입력 장치

 

5) Output

    - 출력 장치

 

 

Performance of computer

1) 성능의 측정하기 위한 두가지 기준 

    - Execution time (실행시간) , Throughput (처리율)

 

2) Execution time

    (1) Elased time (Real time) - CPU 실행 시간, 입출력, OS 오버헤드, 유휴 시간 등 모든 시간을 포함

    (2) CPU time - CPU 실행 시간만 포함

 

 

Power of computer

1) 문제점 1 : cooling problem

    - 컴퓨터 성능을 높이기 위해 clock rate를 높일수록 power도 같이 높아지고 이로 인해 PC의 열이 높아져 식혀야하는 cooling         

       problem이 발생

 

2) 문제점 2 : Power = Capacitive load X Volatage^2 X Frequency

    - 문제점 1를 해결하기 위해 성능에 영향 없이 power를 낮추려면 전압을 낮춰야하는데 이는 신뢰성문제를 야기시킴.

 

3) 해결책 : 멀티코어, 멀티프로세서

 

 

Multiprocessors

1) 하나의 프로세서로 인해 생기는 한계점을 극복하지 않고, 코어나 프로세서를 늘려 컴퓨터의 성능을 늘림

 

2) Amdahl's Law (암달의 법칙)

    - 병렬 컴퓨팅에서 멀티 프로세서를 사용할 때 성능 향상은 프로그램의 순차적인 부분에 의해 제한