📌 폰노이만 구조 VS 하버드 구조
✔️ 폰노이만 구조
: 존 폰노이만이 제시한 컴퓨터 구조 / 프로그램 내장 방식
: 현대 컴퓨터 구조의 기반이 된 컴퓨터 구조로, CPU, 메모리, 프로그램 구조를 확립
: CPU => fetch - decode - execute - store 순서로 처리
⭐️ 구성
- processing unit :
- ALU(Arithmetic Logic Unit) : 산술/논리 연산 장치
- processor registers - control unit :
- instruction register : 현재 실행중인 명령어 저장- program counter : 다음 실행할 명령어의 주소를 가리킴
- memory : 물리적 구분이 없어 같은 메모리, 버스를 사용 (동시 접근 X)
- 데이터- 명령어 (프로그램)
- External mass storage : ex) SSD
- Input and output mechanisms
⭐️ 장점 & 단점
-
장점
- 컴퓨터에 다른 작업을 시키려고 할 때 전처럼 하드웨어를 재배치할 필요 없이 소프트웨어만 교체 (범용성 향상)
- 순차처리 방식은 수치 계산이나 정밀하게 작성된 프로그램을 실행하는 데에 탁월 -
단점
- 하나의 버스로 메모리에 접근하기 때문에 CPU가 명령어와 데이터에 동시 접근 X (파이프라이닝 시에 구조적 해저드 문제)
- 메모리 값을 읽고 쓰는 구조이기 때문에 기억장치에 병목현상 생김- 이미지나 소리와 같은 아날로그 데이터를 처리하는 데에 효율성이 낮음
🔥 폰 노이만 병목현상 (Von-Neumann Bottleneck)
: 기억장치의 속도가 전체 시스템의 성능 저하를 야기하는 현상
: 계산을 빠르게 처리할 수 있어도 기억을 불러오는 속도가 느리면 전체적으로 속도가 느려짐
(계산 속도가 기억장치 속도에 영향을 받음)
- 원인 :
- 프로그램 메모리와 데이터 메모리가 물리적 구분 없이 하나의 버스를 통해 CPU와 교류
- CPU는 명령어와 데이터에 동시 접근이 불가하며 나열된 명령을 한 번에 하나씩 읽고 씀
✔️ 하버드 구조
: 폰 노이만 병목현상을 해결하기 위한 컴퓨터 구조
: CPU가 명령어와 데이터를 동시에 사용할 수 있도록 명령용 버스와 데이터용 버스를 물리적으로 구분
⭐️ 장점 & 단점
- 장점
- 프로그램의 명령어와 데이터를 동시에 접근할 수 있도록 지원함으로써 엑세스 속도 개선- 현재 명령의 처리를 끝냄과 동시에 다음 명령을 읽어 들여 더 빠른 속도를 냄
- 단점
- 더 많은 전기 회로 필요
✔️ 현대 컴퓨터 구조
: CPU의 외부적으로는 폰 노이만 구조, 내부적으로는 하버드 구조를 적용하여 속도를 향상시킨 구조를 주로 사용
: 폰 노이만 구조를 기반으로 만들어진 것이기 때문에 병목현상만 어느 정도 해결할 뿐 메모리 속의 프로그램을 순차적을 실행하는 기본적인 구조 자체는 변하지 않음
참고 :
:^)