[TIL]아키텍쳐

1. 폰 노이만 구조란?

폰 노이만 구조(Von Neumann Architecture)는 현대 컴퓨터의 기본 구조로, 1945년에 수학자이자 물리학자인 존 폰 노이만에 의해 제안되었다. 이 구조의 핵심은 프로그램과 데이터를 동일한 메모리 공간에 저장하고, CPU가 이를 순차적으로 처리한다는 점이다. 이 구조는 CPU, 메모리, 입력 장치, 출력 장치로 구성되며, 다음과 같은 특징을 가진다:

• 단일 메모리: 프로그램 명령어와 데이터를 동일한 메모리에 저장한다.
• 순차적 명령어 처리: CPU는 메모리에 저장된 명령어를 순차적으로 가져와 실행한다.
• 병목 현상: 명령어와 데이터를 같은 버스를 통해 전달하기 때문에, 데이터 전송 속도가 느려질 수 있다.

2. 아키텍처란?

아키텍처(Architecture)는 CPU나 GPU와 같은 프로세서의 설계 구조를 나타내는 개념이다. 아키텍처는 특정 프로세서가 명령어를 어떻게 처리하고, 데이터를 어떻게 관리하며, 하드웨어와 소프트웨어 간의 상호작용을 어떻게 조정하는지 설명한다. 프로세서 아키텍처는 크게 두 가지로 나뉜다:

• CISC (Complex Instruction Set Computing): 복잡한 명령어 세트를 사용하여, 하나의 명령어로 복잡한 작업을 수행할 수 있는 아키텍처. 대표적으로 Intel의 x86 아키텍처가 있다.
• RISC (Reduced Instruction Set Computing): 간단한 명령어 세트를 사용하여, 명령어의 실행 속도를 높이고 효율성을 극대화하는 아키텍처. 대표적으로 ARM 아키텍처가 있다.

3. 아키텍처 종류 및 아키텍처별 차이점

• x86: Intel이 개발한 아키텍처로, 복잡한 명령어 세트를 사용한다. 32비트 아키텍처로 시작했으며, 주로 PC에서 사용된다.
• x86_64: x86의 64비트 확장 버전으로, 더 큰 메모리 주소 공간을 지원한다.
• AMD: AMD도 x86 아키텍처를 기반으로 하며, Intel과 유사한 명령어 세트를 사용한다.
• ARM: 에너지 효율이 높은 RISC 기반의 아키텍처로, 주로 모바일 장치와 임베디드 시스템에 사용된다. Apple의 M1, M2 칩도 ARM 기반이다.
• MIPS: RISC 기반의 아키텍처로, 주로 임베디드 시스템과 네트워크 장비에 사용된다.
• RISC-V: 오픈 소스 RISC 아키텍처로, 설계가 자유롭고 커스터마이징이 가능하다. 점점 더 많은 연구와 상업적 활용이 이루어지고 있다.

- 아키텍처 호환성

• Intel과 AMD: 두 아키텍처는 매우 유사하여, Intel 환경에서 개발된 실행 파일이 AMD CPU에서 문제없이 실행될 수 있다.

• ARM (M1, M2 등): ARM 아키텍처는 x86과 다르기 때문에, x86 환경에서 개발된 프로그램은 ARM 기반 시스템에서 직접 실행되지 않는다. 그러나 Rosetta 2와 같은 에뮬레이션 소프트웨어를 통해 호환이 가능하다.