클럭
- 클럭속도는 헤르트로 측정함
- 클럭의 속도는 고성능을 요구할때는 높아지고 아닐때는 낮춤
- 오버클럭킹 : 최대 클럭 속도를 강제로 끌어올리는것
코어 📌선택미션
- 명령어를 실행하는 부품의 의미가 'CPU'에서 '코어'로 사용됨
- 명령어를 실행할수 있는 하드웨어 부품
- 오늘날의 CPU : 명령어를 실행하는 부품을 여러개를 포함하는 부품
- 멀티코어 CPU(=멀티코어 프로세서) : 코어를 여러개 포함하는 CPU
- CPU의 연산속도가 코어수에 비례해서 증ㄱ사하지 않음
스레드 📌선택미션
- 사전적의미 : 실행 흐름의 단위
- 명령어를 실행하는 단위
- 스레드 종류
- 하드웨어적 스레드 : CPU에 사용되는 스레드
- 소프트웨어적 스레드 : 프로그램에서 사용되는 스레드
하드웨어적 스레드
- 하나의 코어가 동시에 처리하는 명령어 단위
- CPU에서 사용하는 스레드를 의미함
- 멀티스레드 프로세서(=멀티스레드 CPU) : 하나의 코어로 여러 명령어를 동시에 처리하는 CPU
- 8코어 16스레드 의미 : 명령어를 실행하는 부품이 8개. 한번에 16개 명령어를 처리할수 있는 CPU
- 하이퍼스레딩 : 인텔의 멀티스레드 기술을 의미함
소프트웨어적 스레드
- 하나의 프로그램에서 독립적으로 실행되는 단위
- 프로그래밍언어, 운영체제의 스레드를 의미함
멀티코어 프로세서 📌선택미션
- 명령어를 실행할수 있는 하드웨어 부품이 CPU안에 두 개 이상있는 CPU
멀티스레드 프로세서 📌선택미션
- 하나의 코어로 여러개의 명령어를 동시에 실행할수있는 CPU
명령어 파이프라인
- 명령어 처리과정
- 명령어 인출
- 명령어 해석
- 명령어 실행
- 결과 저장
→ 위의 과정을동시에 처리함 명령어 → 파이프라이닝 : 동시에 여러개의 명령어를 겹처 실행하는 기법
- 파이프라인 위협 : 특정상황에서 성능향상에 실패하는 경우
- 데이터 위험
명령어간 데이터 의존성에 의해 발생함
데이터 의존적인 두 명령어를 동시에 실행할때 제대로 작동하지 않는것을 의미함 - 제어 위험
프로그램 카운터(현재 실행중인 명령어의 다음 주소)의 갑작스러운 변화에 의해 발생함
프로그램 실행흐름이 갑자기 바뀜 → 명령어 파이프라인의 미리 가져온 명령어가 쓸모가 없어질때 발생함 → 해결을 위해 분기예측을 사용
분기예측? 프로그램이 어디로 분기할지 미리 예측하고 주소를 인출하는 기술 - 구조적 위험(=자원 위험)
명령어를 겹처 실행하는 과정에서 서로다른 명령어가 동시에 CPU부품을 사용할떄 발생 함
- 데이터 위험
슈퍼스칼라
- CPU 내부에 여러개의 명령어 파이프라인을 두는 기법
- 매 클럭 주기마다 동시에 여러명령어를 인출, 실행할수 있어야함
- 수퍼스칼라 프로세스(슈퍼스칼라 CPU) : 슈퍼스칼라 구조로 명령어 처리가 가능한 CPU
비순차적 명령어 처리(OoOE: out-of-order-execution)
-
오늘날 CPU성능 향상에 기여한 기법
-
명령어가 어떤 명령어와 데이터 의존성을 가지고 있는 생각해야 함
-
명령어의 순서를 바꿔 실행해도 괜찮은 명령어를 먼저 실행하여 명령어 파이프라인이 멈추는것을 방지하는 기법
1) M(100) ←1
2) M(101) ←2
3) M(102) ← M(100)+M(101)
4) M(150) ←1
5) M(151) ←2
6) M(152) ←3위의 코드와 아래의 코드는 수행결과에 같음 → 순서를 바꿔도 수행결과에 영향을 주지 않음 ▶ 비순처적 명령어 처리기법
1) M(100) ←1
2) M(101) ←2
4) M(150) ←1
5) M(151) ←2
6) M(152) ←3
3) M(102) ← M(100)+M(101)1) M(100) ←1
2) M(101) ←2
3) M(102) ← M(100)+M(101)
4) M(103) ← M(102)+M(101)
5) M(104) ← M(100)3번 1번 명령어는 순서를 바꿀수 없음
4번 1번 명령어는 순서를 바꿀수 없음
4번 5번 명령어는 순서를 바꿀수 "있음"
명령어 집합 구조(ISA: Instruction Set Architecture)
- CPU가 이해할수 있는 명령어 모음
- 같은 CPU까지는 서로 명령어를 이해할수 있고 다르면 이해할수 없음
- 하드웨어가 소프트웨어를 어떻게 이해할지에 대한 약속
CISC (complex instruction set computer)
- 복잡한 명령어 집합을 활용하는 컴퓨터/CPU 설계 방법
- x86, x86-64
- 가변 길이 명령어를 활용함
- 적은 수의 명령어만으로도 프로그램을 동작시킬수 있다
- 명령어가 복잡하여 명령어의 크기와 실행되지 전까지 시간이 일정하지 않음
- 복잡함 명령어의 사용빈도가 낮음
RISC(reduced instruction set computer)
- 명령어의 종류가 적고 짧고 규칙격화된 명령어(고정길이 명령어)를 사용함
- 파이프라이닝에 유리함
- 메모리의 접근하는 명렁어를 load, store로 제한함
- 레지스터를 많이 활용함
마무리 문제
