컴퓨터구조2-1

컴퓨터의 발전과 성능

• 1세대까지는 하드웨어 개발 중심.
• 2세대부터는 소프트웨어 추가.
• 트랜지스터를 한 구격에 얼마나 넣을 것인가로 발전.
• 트랜지스터로 논리(and, or)추가.트랜지스터가 많을수록 많은 기능을 수행?
• SSI, MSI, LSI, VLSI, ULSI는 트랜지스터의 수에 따라 구분된 집적회로이다.
• 개인 컴퓨터 등장 부피 축소와 전력소모 축소?
• 유비쿼터스(인간 친화적) 컴퓨팅 환경 조성.

현대 컴퓨터 발전의 지표

• 폰 노이만 아키텍처
  : CPU가 연산을 했을 때 임시적으로 데이터를 저장할 공간을 가지는 모델을 만듦.
  • 앨런 튜링의 유니버설 기계 모델을 구체화함.
  • 폰노이만 모델 이전에는 고정결선식 프로그램 컴퓨터 사용. (하드웨어적으로 연산)
  • 하버드 아키텍처 -> 메모리를 두 개로 분할하여 명령어와 데이터를 별도의 메모리에 저장.
  • 명령어가 전달되는 통로가 있고, 데이터가 전달되는 통로가 따로 있다.

왜 생겼을까?

• 고정결선식 프로그램 컴퓨터
  - 단점 : 하드웨어적으로 프로그래밍된 기계는 설계된 연산만 할 수 있음.
• 프로그램 내장식 컴퓨터
  - CPU와 메모리가 있다.
  • CPU를 통해 계산을 하고 메모리에 저장을 하고.
  • 소프트웨어적으로 돌아가기 때문에 수정이 간편하다. 새로운 프로그램도 쉽게 만들 수 있고, 하드웨어 지식이 크게 필요없다.
  • 메모리와 CPU 사이에 발생하는 복잡한 연결형태(트래픽)가 성능에 영향을 준다.
• 무어의 법칙
  : 경험적 관찰을 통해 예측한 것. 트렌지스터의 수가 많으면 성능이 올라함.
  "하나의 마이크로칩에 포함된 트랜지스터의 수가 18개월마다 약 2배씩 증가할 것이다."
  

컴퓨터 성능

• 성능의 정의
  - 커피 한 잔을 5분만에 뽑아내는 머신과 두 잔을 7분만에 뽑아내는 머신 중 어느 것이 성능이 좋을까?
  ->관점에 따라 다르다.
  - CPU가 프로그램을 실행하는 데에 걸리는 시간(방해요소 제거)
  - 성능 = 1/ CPU 실행 시간
  

• 성능 향상-> 병렬화

• 암달의 법칙
  - 하나의 프로그램이 싱글 코어 프로세스
  

• 암달의 법칙** 식 중요
  : s- m2/성능, M2위 성능
  계산 식
  s = M2의 성능 << M1의 성능M1M3

• 클럭 속도
  - 3 * 10^9 = 3.0GHz

  • 명령어를 하나 실행하는데에 있어서 3.0GHz가 2.0GHz보다 성능이 우수할 것이라고 생각하지만 그렇지는 않다.

• CPU 실행 시간의 분해

  (CPU 실행 시간/프로그램) = (명령어 개수/프로그램) (사이클 개수/명령어) (시간/사이클)
  
  프로그램의 CPU 실행 시간 = 명령어 개수 평균 CPI 사이클 시간 = (명령어 개수 * 평균 CPI) / 클록 속도

  (사이클의 역수가 클록 속도이다.)

  • 예제 (휴대폰에 적었어.. 책보고 다시 해야 해)

벤치마크와 성능 척도

• 벤치마크의 의미: 성능을 평가하기 위해서. 이 프로그램을 통해 성능을 가늠한다.

• 평가 척도: CPU를 위한 CPI, 클록 속도, MIPS, MFLOPS

  • MIPS
    IPS: 1초 동안 실행한 명령어 개수.
    MIPS: 1초에 수행한 명령어 개수를 100만으로 나눈 값.
    = 명령어 개수/(실행시간 * 10^6)

  • MFLOPS
    부동소수점 연산 개수를 100만으로 나눈 값.

  • 예제: MIPS와 성능
    - MIPS와 MFLOPS는 공급자에 의해 왜곡되어 사용될 수 있다.