1-1컴퓨터 시스템 이해

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IT학부 C반 08611116 이준영

컴퓨터 구조는 “컴퓨터 시스템에서 각각의 하드웨어 장치 기능과 각 하드웨어 장치 사이에서의 정보와 제어의 흐름”을 의미하는 것으로 정의, 명령어 셋(Instruction set), 하드웨어장치, 시스템 조직을 포함하는 컴퓨터 설계로 대부분의 사항들이 컴퓨터 하드웨어에 관한 항목들이다.

명령어 셋 구조와 하드웨어 시스템 구조

명령어들의 설계와 컴퓨터의 연산 특성을 결정하고 기계언어(Machine-Language)를 통하여 프로그래머가 어떻게 컴퓨터에게 작용을 할수 있도록 명령을 구성, 명령어들의 물리적 구현과 논리적 설계와의 조정, 자료의 기능적,구조적 개념과 처리과정이 포함

컴퓨터 구현

컴퓨터는 명령어 셋 구조의 구현에 불과하며 이와 같은 구현은 하드웨어시스템 구조 설계와 실제적 설계를 뚜렷하게 설명하고 있다.

회사별 : CDC6600, IBM360
발달과정 : 1,2,3,4세대의 컴퓨터
컴퓨터 구조의 배열방식 : 노이만 방식 기계, 비노이만 형태 (배열 처리기와 다중처리기 )
컴퓨터 요소 : 진공관과 트렌지스터

컴퓨터 계열

수행방식이 하나의 컴퓨터구조와 같지만 다양한 방식의 구현을 실현시킬 수 있다는 뜻이다. 유사한 명령어 셋 구조 이거나 같은 명령어 셋 구조 구현 방식을 가지고 있다. 다양한 기술, 다른 메모리 크기, 다른 속도를 통하여 같은 컴퓨터계열 범위에서 각각 다른 모델을 형성할 수 있다.

호환성


상향 호환성
컴퓨터 시스템이나 주변장치가 이전이 버전에서 처리하였던 모든 기능을 포함하며 새로운 기능을 추가하여 고성능 처리능력을 갖춘것

하위 호환성
한 컴퓨터가 다른 컴퓨터와 호환성을 갖추고 있으나 모든 기능을 포함하지 못하고 일부 중요한 기능만을 갖추고 있는 컴퓨터

순방향 호완성
한 컴퓨터계열과 최근 또는 파생된 컴퓨터 계열 사이의 소프트웨어 호환성을 의미하며 다시 말하면 회사가 그들의 사용자 또는 클라이언트 들을 이용하여 소프트웨어의 순방향호환성을 유지하는 것이다.


 

컴퓨터 구조에 영향을 미치는 요소

가 . DRAM 칩 용량

DRAM : 전기로 콘덴서로 충전,방전 하므로 데이터가 지워짐 재저장 가능
SRAM : 저장하기 힘듬 속도가 빠름 , 만들기 어려움

DRAM의 용량은 약 매년 60% 성장을 가져옸고 속도는 매년 약 10% 성장, 비트 당 비용은 매년 약 25%의 감소를 나타내고 있다.

나 . 마이크로프로세서 논리 밀도 (비 메모리기술)

마이크로프로세서 논리 용량은 매년 30%의 성장과 클럭율은 매년 약 20% 성장을 보였다. 첫 직접회로는 2개의 트랜지스터 ,팬티엄2 는 칠백 오십만개의 트랜지스터, 펜티엄 4는 4천 2백만개의 트랜지스터가 들어있다.

다 . 마이크로프로세서 속도 

크기가 작아지고 속도는 빨라지는 경향은 5년 안에 지금보다 처리속도가 10배 빠른 마이크로프로세서가 등장할 전망 이다 30nm(나노) 1V미만의 전력으로 10GHz의 속도를 내는 마이크로프로세서를 만들 수 있을 것으로 예상하고 있다.

응용 프로그램

워드프로세서, 스프레드 시트, CAD/CAM등이 활용되고 있으며 최근의 인터넷 환경에 적합한 여러 형태의 응용 기술이 소개되고 있다.

– 멀티미디어 –
여러 정보유형을 한꺼번에 다룰 수 있는 미디어 이다. 문자 이외에도 이미지 또는 그래픽, 음향, 영상, 애니메이션 등의 자료를 컴퓨터 내에서 통합하여 컴퓨터를 통해 편집하거나 정보를 선택하는 기술

– 웹 웹서버 –
웹서버는 클라이언트/서버 모델과 웹의 HTTP를 사용 TCP/IP 프로토콜을 사용하여 웹페이지가 들어 이쓴ㄴ 파일을 사용자들에게 제공하는 프로그램.

– 유비쿼터스 컴퓨팅 –
사용자가 컴퓨터나 네트워크를 의식하지 않고 또한 장소에 관계없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 환경을 만들어 준다.

운영체제

컴퓨터 사용자와 컴퓨터 하드웨어간의 인터페이스를 담당하는 중요한 프로그램으로 사용자가 프로그래밍을 수행할 수 있도록 환경을 조성한다. 초기의 일괄처리 시스템에서 다중 프로그래밍, 시분할 시스템, 실시간시스템,분산시스템,다중처리기 시스템 등으로 발전하고있다.

프로그래밍 언어

-객체지향 언어 캡슐화,상속성,다향성의 특징을 지원하는 프로그래밍언어를 의미하며 C++,JAVA등이 있다.

-웹언어 ASP,PHP,JSP와 동적으로 웹 페이지를 만들어 주는 프로그램 즉 CGI의 Perl등이 있다.

1-2 컴퓨터의 발달 역사

트랜지스터,직접회로,고밀도 직적회로,초고밀도 집적회로를 말한다.

1950년대 초기

논리회로 소자를 진공관으로 사용한 UNIVAC-I, IBM 650 같은 컴퓨터들을 제 1세대 컴퓨터라고 한다.
이런 컴퓨터는 진공관을 사용하기 때문에 많은 열을 발생하고 부피가 커서 고장이 많고 신뢰성을 떨어트림 모든 언어는 기꼐어를 사용

1960년대 중기

IBM 7090/7094/Stretch/IBM 1401/IBM 1602,CDC 1604,CDC 6600,Burroughs B5000

1960년대

프로그래밍 기법으로 시분할 방식도 실현가능하게 되었다.
IBM 360/370,DEC PDP-8/I,DEC PDP-11/40,DEC VAX 11/780

1970년대

하드웨어적인 측면에서 볼 때 고속의 반도체 기억장치, 인텔리전트 단말기의 개발, 네트워크 및 인터넷의 실용화, 슈퍼 컴퓨터ㅡ개인 컴퓨터 등장과 소프트웨어적인 면에서 볼때는 마이크로 프로그래밍의 실용화, 데이터베이스 시스템의 개발, 사람과 기계 사이의 인터페이스를 개선한 구어(GUI : Graphical User Interface), 시뮬레이션 기술의 확립등을 이루었다.

미래

과제 : 컴퓨터의 계산능력 확대
해결방법 : 구조를 바꾸는 방법
배열 처리기 컴퓨터
파이프라인 처리기 컴퓨터
다중 처리기 컴퓨터
대안 구조 형식으로 신경망 네트워크, 데이터흐름구조

1-3 컴퓨터 분류

노이만형 컴퓨터


가.3가지 기본적인 서브시스템으로 구조


-중앙처리장치 (CPU)
-메인메모리 시스템
-입출력 시스템


나. 프로그램 내장방식
다.명령의 순차처리
라.메인메모리와 CPU의 제어장치 사이에 하나의 경로(PATH)로 구성

명령과 실행주기


왼쪽 노이만형 오른쪽 하버드기계

프로그램 내장방식

컴퓨터의 명령어와 데이터를 2진 숫자로 코드화 하여 기계 내부에 저장할수 있는 프로그램
중앙처리장치와 메인메모리 간의 데이터 전달 과정에서의 병목 현상을 해결하기위한 방법과 GUI환경으로 바뀌면서 처리해야 할 연산의 급격한 증가, 노이만형 컴퓨터의 구조적인 문제점이 대두되기 시작 하였다 문제점을 해결하기 위하여 병렬처리방식또는 데이터흐름 컴퓨터 개념이 등장하였다.

Flynn의 구조적 분류

명령어 스트림은 컴퓨터에 수행되는 명령어들의 순서이고 데이터 스트림은 명령어 스트림에의해 참ㅈ되는 데이터의 순서로 정의하여 다음과 같이 분류하였다.



– SISD –
노이만형 컴퓨터 형태로 한 순간에 하나의 명령과 데이터를 처리한다.
– SIMD –
비노이만형 컴퓨터 현태로 하나의 명령이 서로 다른 데이터를 병렬적으로 취급하며 하나의 제어장치에 의해 독립된 처리과정을 실행한다.
– MISD –
하나의 데이터에 대해 여러 개의 명령들로 연산되어지는 형태로 현재 이러한 형태의 컴퓨터 구조는 구현된 제품이 없다.
– MIMD –
비노이만형 컴퓨터 형태로 다중처리기 컴퓨터로 불린다. 몇 개의 처리장치를 갖고 있으므로 다중 명령어들은 동시에 다른 데이터를 처리할 수 있다.



1-4 컴퓨터의 기본구성

컴퓨터는 데이터를 처리하기 위해 사용되는 전자, 기계적인 장치 즉 하드웨어와 컴퓨터를 유용하게 사용하기 위해서 명령문을 작성하고 또한 컴퓨터에게 특별한 작업과정을 지시하는 프로그램 즉 소프트 웨어로 이루어진다.

컴퓨터의 기본 동작

-입력 장치를 통해 정보를 받아 메모리로 전달하고 저장한다
-메모리에 저장된 정보는 프로그램의 제어에 따라 인출되어 산술 및 논리 기능 장치에서 처리된다.
-처리된 정보는 출력 장치를 통해 표시되거나 또는 기억장치에 저장된다.
-컴퓨터 내부의 모든 동작들은 제어장치에 의해 제어된다.

디지털 입력 정보

명령어 : CPU와 입출력 장치 사이 그리고 컴퓨터 내부에서의 정보 전달 수단이면서 실행될 산술 및 논리 연산 동작을 명시해 주는 문장

자료 : 2개의 값중 하나를 가지는 비트라고 표현되는 2진수들의 문자열로 부호화 되어있다.
         (BCD, ASCII, EBCDIC)코드

하드웨어

입력장치
메모리장치
산술 및 논리 장치
출력 장치
제어장치

소프트웨어

System Software

 – 운영체제
 – 프로그래밍 언어
 – 언어번역기(처리기)
 – 장치드라이버
 – 유틸리티 프로그램
응용프로그램 Software
 – 응용프로그램피키지
 – 사용자 프로그램 등

버스


컴퓨터 네트워크

컴퓨터를 통신망에 의하여 상호 연결하여 소프트웨어나 데이터베이스를 공유하도록 함으로써 컴퓨터의 효율적인 이용을 목적으로 하거나, 대형 컴퓨터를 원격지에서 이용하기 위한 방법으로 네트워크를 구성한다. 예를 들어 은행에서는 일반적으로 본점 등에 설치한 대형 컴퓨터와 지점의 컴퓨터를 결합한 네트워크를 구성하여 일상 업무를 하고 있다.

1-5 컴퓨터 구조의 성능측정


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