[CA] 컴퓨터의 발전 및 암달의 법칙

최율·2022년 10월 28일
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ComputerArchitecture

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현대 컴퓨터의 발전

  • 튜링 머신
    • 기계적 방법으로는 모든 수학문제를 해결할 수 없다는 것을 가상 기계로 증명함
  • 폰 노이만 아키텍쳐(IAS 컴퓨터)
    • 폰 노이만 이전 컴퓨터는 모두 Hardwired Program Computer
      즉, 프로그래밍이 하드웨어적으로 진행되었음
    • 폰 노이만 컴퓨터는 프로그램을 저장하고 변경할 수 있는 방향을 제시하였음

현대 컴퓨터 주요 부품

  • 트랜지스터
    • 진공관을 대체한 전자 부품
    • 제 2세대 컴퓨터들의 핵심 부품
  • 집적 회로(Integrated Circuit)
    • 수만 개 이상의 트랜지스터하나의 반도체 칩에 집적시킨 전자 부품
    • 제 3세대 컴퓨터들의 핵심 부품

컴퓨터의 성능

  • 컴퓨터 속도의 2가지 접근
    • 응답시간 (Response Time)
      • 어떤 한 프로그램의 실행시간
    • 처리율 (Throughput)
      • 특정 시간 내 수행한 작업의 양
  • 응답시간은 다양한 요소(입출력 시간, OS 수행시간 등)들에 영향을 받음
  • 따라서 성능은 CPU 실행시간으로 정의함.

암달의 법칙

암달의 법칙은 언제 사용하는가?

  • 전체 시스템 중 일부분을 개선하는 경우,
    전체 시스템에서 얻을 수 있는 최대 성능 향상을 구할 때 사용한다.
  • 위의 특징 때문에 시스템 성능 향상의 한계를 표현할 때 사용

암달의 법칙 수식

  • ss는 성능 향상 비율을 의미한다.
  • ff는 개선될 시스템의 일부분을 의미한다.
    따라서 (1f)(1-f)는 개선될 시스템의 일부분을 제외한 나머지 부분이다.
  • nnff가 얼마만큼 개선될지의 비율을 나타낸 것이다.

예제

부동 소수점 연산이 차지하는 부분이 전체의 50%라고 명시되어 있다.

  • 첫번째 문제
    • f=12f = \dfrac{1}{2} , n=2n = 2 (부동소수점 연산이 2배 빨라짐)
    • s=mm(f/n+(1f))s = \dfrac{\cancel{m}}{\cancel{m}(f/n + (1-f))} → m을 약분 및 f=1ff=1-f를 이용.
    • s=11212+12=43s = \dfrac{1}{\frac{1}{2}\frac{1}{2}+\frac{1}{2}} = \frac{4}{3}
  • 두번째 문제
    • s=2s = 2 로 고정
    • 2=1fn+(1f)=112n+122 = \dfrac{1}{\frac{f}{n} + (1-f)} = \dfrac{1}{\frac{1}{2n} +\frac{1}{2}}
    • 12n+12=12\dfrac{1}{2n} +\dfrac{1}{2} = \dfrac{1}{2} 을 만족하려면 12n=0\dfrac{1}{2n} = 0 이어야 함. 따라서 n=n = \infty
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