폰 노이만 구조

폰 노이만 구조는 존 폰 노이만(John von Neumann)이 고안한 내장 메모리 순차 처리 방식이다. 이 구조는 프로그램과 데이터를 하나의 메모리에 저장하여 사용하는 방식으로, 현대 컴퓨터 시스템의 기본적인 구조 모델로 사용된다.

폰 노이만 구조의 기본 개념

폰 노이만 구조는 CPU와 하나의 메모리를 사용해 프로그램과 데이터를 처리한다. 프로그램의 명령어와 데이터는 동일한 메모리에 저장되며, CPU는 이 메모리에서 명령어를 읽어와 실행하고, 필요한 데이터를 처리한다. 데이터는 메모리에 읽거나 쓰는 것이 가능하지만, 명령어는 메모리에서 읽기만 가능하다.

이 구조는 오늘날의 범용 컴퓨터들이 사용하는 기본적인 구조 모델이다.

장점

• 범용성 향상: 폰 노이만 구조의 가장 큰 장점은 하드웨어를 재배치할 필요 없이 소프트웨어(프로그램)만 교체하면 된다는 점이다. 이로 인해 범용성이 크게 향상된다. 다양한 프로그램을 같은 하드웨어에서 실행할 수 있으며, 프로그램 변경만으로도 새로운 기능을 추가할 수 있다.

단점

• 폰 노이만 병목현상: 폰 노이만 구조의 단점 중 하나는 메모리와 CPU를 연결하는 버스가 하나라는 점이다. 이로 인해 정보 처리가 순차적으로 이루어져야 하며, 고속 병렬처리에 부적합하다. CPU가 명령어를 읽는 동안에는 데이터를 읽을 수 없기 때문에, 처리 속도가 제한될 수 있다. 이 문제를 폰 노이만 병목현상이라고 부른다.

대안: 하버드 구조

폰 노이만 구조의 단점을 보완하기 위해 제안된 대안이 하버드 구조(Harvard architecture)이다. 하버드 구조는 명령어와 데이터를 저장하는 메모리를 분리하여, CPU가 명령어와 데이터를 동시에 처리할 수 있도록 설계된 구조이다. 이를 통해 병목현상을 줄이고, 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

So...

폰 노이만 구조는 현대 범용 컴퓨터의 기본적인 구조로서, 프로그램과 데이터를 하나의 메모리에 저장하여 사용하는 방식이다. 이 구조는 범용성이 높지만, 순차적 처리로 인해 병렬 처리에는 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 하버드